2015 Fiscal Year Annual Research Report
光格子中の冷却Sr原子を用いたmHz級レーザーの開発
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15H02027
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鳥井 寿夫 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (40306535)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レーザー冷却 / ホローカソードランプ / 準安定状態 / 分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホローカソードランプを用いたストロンチウム原子の準安定状態の分光法の研究を行った。当初、5s5p:3P2-5s5d:3D3(496nm)遷移および5s5p:3P2-5s5d:3D2(497nm)遷移の分光を行っていたが、5s5p:3P1-5s6s:3S1(688nm)遷移および5s5p:3P0-5s6s:3S1(679nm)遷移もホローカソードランプで観測できることが明らかになった。Xe0.5Torr+Ne0.5Torrのバッファガスの場合、ドップラー広がりをも持つ線形吸収は、それぞれ25%（496nm）、5%（497nm）、10%（688nm）、2%（679nm）であった。つまり、ストロンチウム原子の3つの準安定状態5s5p:3PJ（J=0,1,2）の全てに周波数安定化に十分な原子数密度があることが判明した。準安定状態5s5p:3P2を基底状態とするストロンチウム原子のレーザー冷却を試みる際に、5s5p:3P1もしくは5s5p:3P0状態へ光ポンピングされた原子を速やかに5s5p:3P2状態にリポンプする必要があるが、この研究成果により、これらのリポンプに必要なレーザー光（688nmおよび679nm）をホローカソードランプを用いて周波数安定化できることがわかった。本研究成果は、準安定状態5s5p:3P2を基底状態とするストロンチウム原子のレーザー冷却を世界で初めて実現するための大きな一歩となった。このレーザー冷却方を用いれば、技術的に困難な狭線幅（1S0-3P1、689nm）遷移のレーザー冷却を用いずに光格子時計を実現でき、光格子時計による秒の再定義に大きく貢献することになる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予想に反して、5s5p:3P1-5s6s:3S1(688nm)遷移および5s5p:3P0-5s6s:3S1(679nm)遷移もホローカソードランプで観測できることが明らかになったため、これらの遷移の分光実験を優先して行うことになった。その結果、同時進行で進める予定であった、ストロンチウム原子のスピン禁制遷移（689nm、線幅7kHz）を用いたレーザー線幅狭窄化の実験に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回、バッファガスがXe0.5Torr+Ne0.5Torrの組み合わせの場合に、3つの準安定状態5s5p:3PJ（J=0,1,2）の全てに周波数安定化に十分な原子数密度があることが判明したが、この組み合わせ以外のバッファガスにおいても同様な実験をし、最適なバッファガスの条件を見出す。また、ホローカソードランプでは未だ報告のない5s5p:3P2-5s5d:3D3(496nm)遷移および5s5p:3P2-5s5d:3D2(497nm)遷移の同位体シフトおよび超微細構造の観測を試みる。また、遅れ気味だったストロンチウム原子のスピン禁制遷移（689nm、線幅7kHz）を用いたレーザー線幅狭窄化の実験に着手する。
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Research Products
(1 results)
