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高密度単色原子ビームのナノマニピュレーション

高密度单色原子束的纳米操纵

基本信息

批准号：
16656222
负责人：
佐藤俊一
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

レーザー光が有する力学的作用を用いると、原子の運動を精度良く制御できることが知られている。本研究では特に、レーザー光ビームによって数ナノメートル以下まで原子ビームが集束できるという理論的予測に着目し、その実現のための基礎的研究をおこなった。原子の集束は光の集光と現象的に極似しており、理想的な原子の集束のためには、速度分布をできるだけ狭くする必要がある。また、原子の平均速度は大きい方が、原子の単色性が向上する。そこで、本研究では単色な原子ビームの発生を容易に行う方法として、半導体レーザーを用いた白色冷却法の開発を行った。対象原子をセシウムとし、波長852nmの外部共振器型半導体レーザーの注入電流を直接変調することによって、周波数変調を行った。これにより、レーザー光の中心周波数を安定に保ちながら、そのスペクトル幅を自由に拡げることが可能になった。変調周波数をセシウム原子の自然幅の5MHzとすることによって、対象となる全ての原子を冷却できるようにした。冷却される原子の中心速度を精確に制御するため、波長の異なるふたつのレーザー光源を準備し、原子ビームの進行方向および逆方向からレーザー光を照射することによって、原子を挟み込むようにして原子速度を変化させた。すなわち、一方では減速、他方では加速することになる。実際にセシウムの原子ビームに対して実験を行って原子の速度分布を測定したところ、約20m/sの速度幅まで圧縮されていることが判明した。また、速度幅を保ったまま、原子の中心速度を100から300m/s程度まで自由に変化させることが出来た。原子に対する光圧力を計算することによって、速度分布のシミュレーションを行ったところ、実験結果と良く一致していることが見出された。

The action of light and mechanics is used, and the motion of atoms is controlled with good precision. This study is a fundamental research on the prediction of cluster theory and its realization. The phenomenon of concentration of light in atomic clusters is very similar to that of ideal atomic clusters, and the velocity distribution is very narrow. The average velocity of atoms is higher than that of the average velocity of atoms. In this study, we developed a new method for the development of semiconductor technology using white cooling technology. The injection current of the image atom is directly modulated at the wavelength of 852nm. The central frequency of light is stable, and the amplitude of light is free. The frequency of the modulated wave is 5MHz. The frequency of the modulated wave is 5MHz. The frequency of the modulated wave is 5 MHz. The central velocity of the atom is precisely controlled, the wavelength is different, the light source is prepared, the direction of the atom is different, and the direction of the atom is different. One side slows down, the other side accelerates. The atomic velocity distribution was measured and the amplitude of the velocity of about 20m/s was determined. The velocity amplitude of the atom is 100 m/s and the atomic velocity is 300m/s. The results of the calculation of the atomic pressure are consistent with those of the calculation of the atomic pressure.