１７１Yb＋イオンを用いた共同冷却による１１５In＋イオン光周波数標準の精度向上

今年度は本研究の達成目標であるYbイオンによるInイオンの共同冷却の実現に向けて、YbイオンとInイオンを同一のイオントラップ中に捕獲することを目標として実験系の構築を行った。昨年度構築したYbイオンの捕獲・冷却に必要なレーザー光源、イオントラップ電極そしてイオントラップにRF電場を印加する際に必要なヘリカル共振器を用いてまずYbイオンの捕獲を試みた。Ybイオンの捕獲のために、準備として「昨年度製作したヘリカル共振器の共振周波数の調整」「Ybイオン化光源の周波数とYbの同位体の同定」「Ybイオンに照射するレーザー光源の周波数ロック」「Ybイオンの蛍光観測のための蛍光収集レンズ系の構築」を行った。これらの準備が完了した後で実際にYbイオンの捕獲を試み、Ybイオンの捕獲・蛍光観測に成功した。捕獲したイオンのトラップ周波数を測定したところ軸方向は最大500kHz、動径方向は最大1.4MHzまで実現できることが確認され、当初想定していた数値を達成することができた。次にInイオンの捕獲に向けてInイオン化レーザーをイオントラップ中に照射する光学系の構築等の準備を行い、Inイオンの捕獲に挑んだ。本研究で使用している蛍光観測用のカメラはInイオンの蛍光波長は感度範囲外であるため、カメラ上ではYbイオン結晶中にダークサイトとして観測され、実際にダークサイトを観測することができた。しかしダークサイトはInイオンの他にYbの同位体や残留ガスのイオンなどもあり得るため、イオン結晶のトラップ周波数からダークサイトとなるイオンの質量を推定する必要がある。そこでYbイオンのみのトラップ周波数と、ダークサイトが入ったイオン結晶のトラップ周波数を測定し、その比からダークサイトのイオンの質量を推定し、質量数115のInイオンの捕獲ができたことを確認した。

今年度は本研究の達成目標であるYbイオンによるInイオンの共同冷却の実現に向けて、YbイオンとInイオンを同一のイオントラップ中に捕獲することを目標として実験系の構築を行った。昨年度構築したYbイオンの捕獲・冷却に必要なレーザー光源、イオントラップ電極そしてイオントラップにRF電場を印加する際に必要なヘリカル共振器を用いてまずYbイオンの捕獲を試みた。Ybイオンの捕獲のために、準備として「昨年度製作したヘリカル共振器の共振周波数の調整」「Ybイオン化光源の周波数とYbの同位体の同定」「Ybイオンに照射するレーザー光源の周波数ロック」「Ybイオンの蛍光観測のための蛍光収集レンズ系の構築」を行った。これらの準備が完了した後で実際にYbイオンの捕獲を試み、Ybイオンの捕獲・蛍光観測に成功した。捕獲したイオンのトラップ周波数を測定したところ軸方向は最大500kHz、動径方向は最大1.4MHzまで実現できることが確認され、当初想定していた数値を達成することができた。次にInイオンの捕獲に向けてInイオン化レーザーをイオントラップ中に照射する光学系の構築等の準備を行い、Inイオンの捕獲に挑んだ。本研究で使用している蛍光観測用のカメラはInイオンの蛍光波長は感度範囲外であるため、カメラ上ではYbイオン結晶中にダークサイトとして観測され、実際にダークサイトを観測することができた。しかしダークサイトはInイオンの他にYbの同位体や残留ガスのイオンなどもあり得るため、イオン結晶のトラップ周波数からダークサイトとなるイオンの質量を推定する必要がある。そこでYbイオンのみのトラップ周波数と、ダークサイトが入ったイオン結晶のトラップ周波数を測定し、その比からダークサイトのイオンの質量を推定し、質量数115のInイオンの捕獲ができたことを確認した。