2016 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 / 超微細構造 / 同位体シフト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホローカソードランプを用いた準安定ストロンチウム原子の分光を、様々なバッファガスのもとで行った。具体的には、従来の（A）Xe0.5Torr+Ne0.5Torrの組み合わせに加えて、Xeの割合の高い（B)Xe1Torr+Ne0.3Torr（Xeのみでは放電開始電圧が500V以下にならなかった）およびNeの割合の高い（C)Xe0.2Torr+Ne1.8Torr（全圧2Torr以下では放電開始電圧が500V以下にならなかった）の組み合わせで実験を行った。先行研究から、(C)の場合、イオン化されたXeの易動度が大きくなり、Sr原子のスパッタリング効率が上がると期待された。実際、放電開始から10秒程度は、（A)の2倍程度の準安定状態Sr原子の密度が得られたが、定常状態においては（A）で得られる密度を大きく下回った（1/5程度）。一方、（B)の場合、放電開始直後においても、定常状態においても、準安定状態Sr原子の密度は（A）の1/5以下であった。これらの結果から、XeとNeを同じ分圧で封入した（A)の組み合わせが最適であることが判明した。
（A）の組み合わせのホローカソードランプを用いて、5s5p:3P2-5s5d:3D2遷移および5s5p:3P2-5s5d:3D3遷移の同位体シフト（86Sr-88Sr）および超微細構造（87Sr）の観測に世界で初めて成功した。特に5s5p:3P2-5s5d:3D3遷移においては、レーザー冷却されたSr原子を用いた先行研究（PRA90.0225121(2014))においても磁気双極子結合定数は確定できなかったが、我々の実験結果によって、その値が-150MHz程度であることが確定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ホローカソードランプを用いた87Sr原子の5s5p:3P2-5s5d:3D2遷移および5s5p:3P2-5s5d:3D3遷移の超微細構造の観測は世界初であり、未だ報告のない磁気双極子結合定数を精密に決定するために、再現性のある実験データを何度も取り直す必要があった。そのため、当初予定していた689nm遷移を用いたレーザー線幅狭窄化の実験を進めることが出来なかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
遅れていた689nm遷移を用いたレーザー線幅狭窄化の実験を進める。また準安定状態Sr原子の分光に最適なホローカソードランプのバッファガス条件を確定したので、この条件のホローカソードランプを用いたレーザー周波安定化システムを構築する。ストロンチウム原子のレーザー冷却のための真空系（原子オーブンおよびゼーマン減速器）を構築し、1S0-1P1（461nm）遷移のレーザー冷却および3P2-3D3（496nm）遷移のレーザー冷却を試みる。461nmおよび496nm光源には、テーパーレーザー（922nmおよび992nm）の出力を導波路型PPLNで波長変換（SHG）したものを用いる。
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Research Products
(2 results)
