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半導体レーザ冷却による原子の静止と遷移周波数の超精密測定とその応用

半导体激光冷却超精密原子静止和跃迁频率测量及其应用

基本信息

批准号：
62550025
负责人：
大津元一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62550025/
关键词：
半導体レーザ周波数原子ビームスペクトルレーザ冷却

项目摘要

まずルビジウム原子の共鳴周波数に半導体レーザを同調させるための制御装置を製作した. これによりルビジウムの飽和吸収分光を行い, ルビジウム共鳴周波数の高精度測定を行った. その結果ルビジウム温度変化1度あたり共鳴周波数が+8MHzシフトすることを初めて見いだした. この共鳴周波数を基準にして半導体レーザの周波数を安定化し, 周波数揺らぎを34kHzまで抑圧することができた.つぎにルビジウム原子の光・マイクロ波二重共鳴分光を行った. ここではマイクロ波周波数偏重, および三準位系のルビジウム原子の非線形感受率を利用した新しいFM分光法を提案し, マイクロ波遷移周波数を高精度で測定した. さらにその周波数がレーザ周波数のいずれによりシフトする現象(光シフト)も測定した. この測定結果をもとに真のマイクロ波遷移周波数を高精度で見いだすための自己同調制御方式を開発し, マイクロ波周波数確度として4x10^<-11>を得た. さらに光励起時に特有のダイナミックシュタルク効果に伴うスペクトル変形を見いだした. この変形特性を理論的に解析し, ダイナミックシュタルク効果の特性を定量的に評価した.さらに原子を静止するための原子ビーム装置を設計, 製作し, 原子ビームの炉温度, ビーム密度, ビーム指向性の間の関係を測定した. また, 上記の分光実験の結果および原子ビームの特性をもとに, レーザ冷却のために必要なレーザ周波数掃引速度を実験的に決定し, 掃引のための周波数制御装置を製作した.以上によりレーザ冷却によるルビジウム原子の静止の基礎データをとることができ, 当初の目標が達成された. 今後, 装置の改良により, より高精度の実験結果が得られると推測される.

The resonance frequency of the atom in the semiconductor is controlled by the resonance frequency of the atom. The saturation absorption spectroscopy of the system is carried out, and the resonance frequency of the system is measured with high accuracy. As a result, the temperature of the resonance is changed by 1 degree, and the resonance frequency is increased to +8 MHz. The resonance cycle number is a benchmark, and the cycle number of the semiconductor circuit is stabilized, and the cycle number is reduced to 34kHz. The atomic light spectrum is divided into two parts: the atomic light spectrum and the double resonance spectrum. The non-linear susceptibility of atoms in the three-dimensional system is determined with high accuracy by using the new FM spectroscopy method. The number of cycles in the spectrum is determined by the number of cycles. The measurement results show that the frequency of the wave migration is high, and the accuracy of the frequency of the wave migration is high<-11>. When the light is excited, it is unique to the effect of light excitation. The theoretical analysis and quantitative evaluation of the characteristics of the shape and shape of the material. The relationship between atomic temperature, atomic density and atomic directivity was determined. In addition, the results of the spectroscopic experiments described above are related to the characteristics of the atomic system, and the necessary parameters for the cooling and the frequency sweep speed are determined. The above is the first step in achieving the goal of cooling the atom. In the future, the improvement of the device will result in high precision and high accuracy.