トラップされた単一と多数個のイッテルビウムイオンを組み合わせた超高精度光時計

2S1/2-2F7/2時計遷移を励起するには2台のイオントラップ装置が必要である。2台目の単一イオン用RFトラップ装置の改良をおこなった。これまでこの装置では、冷却レーザー光が1方向からしか導入されていなかった。冷却が3次元には達成されないため、到達温度が7 mK と高かった。そこで、1台目の単一イオン用RFトラップ装置で昨年度までに確立した冷却技術を導入した。冷却レーザー光を2方向から導入し、永年運動を3次元とも冷却できるようにした。また、2方向の冷却レーザー光を利用したRF光子相互相関測定とトラップポテンシャルの変調を組み合わせて、マイクロ運動の3次元最小化を簡易的ながら実現した。到達温度や不確かさ評価をおこなうことに加えて同位体シフトの測定を視野に入れて、2S1/2-2D5/2時計遷移励起用レーザー系に、2系統目の外部共振器型半導体レーザーのシステムを追加した。1系統目とは独立したオフセット周波数を与えて、1系統目の線幅狭窄化レーザーに位相同期させた。これまでに明らかになった長時間連続運転の必要性を考慮して、温度安定化した外部共振器型半導体レーザーを作製し、第二高調波発生は光共振器を用いない構成とした。1台目のトラップ装置を用いて、1系統目と同等に時計遷移分光が可能であること、位相同期を保って12時間以上の連続運転が可能であることを確認した。並行して1台目のトラップ装置を用いて、ドップラー冷却限界達成のための条件を完全に見破るために、2S1/2-2D5/2時計遷移分光による到達温度測定を継続した。冷却レーザーのパワーを下げることで、2 mK 程度まではほぼ確実に達成できることがわかってきたが、冷却限界0.5 mK に近づくための条件は、なおはっきりしていない。リニアRFトラップについては、真空槽内の電気配線を完了し、真空に保てることを確認した。

2S1/2-2F7/2時計遷移を励起するには2台のイオントラップ装置が必要である。2台目の単一イオン用RFトラップ装置の改良をおこなった。これまでこの装置では、冷却レーザー光が1方向からしか導入されていなかった。冷却が3次元には達成されないため、到達温度が7 mK と高かった。そこで、1台目の単一イオン用RFトラップ装置で昨年度までに確立した冷却技術を導入した。冷却レーザー光を2方向から導入し、永年運動を3次元とも冷却できるようにした。また、2方向の冷却レーザー光を利用したRF光子相互相関測定とトラップポテンシャルの変調を組み合わせて、マイクロ運動の3次元最小化を簡易的ながら実現した。到達温度や不確かさ評価をおこなうことに加えて同位体シフトの測定を視野に入れて、2S1/2-2D5/2時計遷移励起用レーザー系に、2系統目の外部共振器型半導体レーザーのシステムを追加した。1系統目とは独立したオフセット周波数を与えて、1系統目の線幅狭窄化レーザーに位相同期させた。これまでに明らかになった長時間連続運転の必要性を考慮して、温度安定化した外部共振器型半導体レーザーを作製し、第二高調波発生は光共振器を用いない構成とした。1台目のトラップ装置を用いて、1系統目と同等に時計遷移分光が可能であること、位相同期を保って12時間以上の連続運転が可能であることを確認した。並行して1台目のトラップ装置を用いて、ドップラー冷却限界達成のための条件を完全に見破るために、2S1/2-2D5/2時計遷移分光による到達温度測定を継続した。冷却レーザーのパワーを下げることで、2 mK 程度まではほぼ確実に達成できることがわかってきたが、冷却限界0.5 mK に近づくための条件は、なおはっきりしていない。リニアRFトラップについては、真空槽内の電気配線を完了し、真空に保てることを確認した。