光格子時計を用いる超高精度ストロンチウム原子光周波数標準の研究

利用光晶格钟的超高精度锶原子光频率标准研究

• 批准号: 14702013
• 负责人: 香取 秀俊
• 金额: $ 18.14万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14702013/
• 关键词: 光格子; レーザー冷却; ストロンチウム原子; ラム・ディッケ束縛; 光周波数標準; 光格子時計; 光シフト; ラム・ディッケの領域; クロック遷移; 超高安定化レーザー光源; ハイパーポラライザビリティー

現在の時間標準であるセシウム原子のマイクロ波遷移を基準とした光周波数のコヒーレント計測技術が確立した結果,時計遷移周波数が5桁高く,より高い安定度が期待できる光領域の時間標準の実現や,それらの原子時計の時間揺らぎの評価が,現実的な意義をもつようになった。本研究は,従来の単一イオントラップ光周波数標準と中性原子光周波数標準の特長を同時に実現可能な「光格子時計」のアイディアを提案・実証することを目的とした。光格子中にトラップされた中性原子を用いる「光格子時計」手法では,単一イオントラップ光周波数標準の特徴である(1)ラム・ディッケ束縛によるドップラーシフトの除去,(2)原子間衝突の除去,を(3)光シフトを相殺した光格子にトラップした約100万個の中性原子によって実現する。これによって,イオントラップ周波数標準のもつ高い周波数確度を維持しつつ,およそ3桁の安定度向上を狙う。この提案の鍵を握る「光シフト相殺手法」の検証のため,ストロンチウム原子のフェルミ同位体^<87>Srの^1S_0-^3P_0禁制遷移(遷移周波数698nm、線幅1mHz)を用いた理論計算を行ない,1秒で10^<-18>の安定度・確度を達成可能なことを,明らかにした。「光格子時計」の実証のため,レーザー冷却を施した^<87>Srを1次元光格子に捕獲し,時計遷移励起光に対してラム・ディッケ束縛条件を満たした上で,これに対する分光実験を行った。この結果,光格子レーザー波長を813.5nmとすることで光シフトの相殺が可能となることを示し,このとき励起レーザー線幅で制限される(ドップラーフリーな)500Hzの時計遷移の観測に成功した。

Now the time system of atomic time measurement technology has established the results of atomic time measurement cycle migration benchmark and optical frequency measurement technology, the time measurement cycle migration cycle number is 5 times high, high stability is expected, the time system of optical field is realized, and the atomic time measurement time is evaluated, the significance of the realization is determined. In this paper, we propose to realize the possibility of "optical lattice time-meter" based on the characteristics of optical cycle number standard and neutral atom optical cycle number standard. The "optical lattice chronometer" method is used to measure the characteristics of neutral atoms in the optical lattice, such as (1) the removal of binding conditions,(2) the removal of interatomic conflicts, and (3) the realization of about 1 million neutral atoms in the optical lattice. The accuracy of the frequency is maintained, and the stability is improved. The proposed method is based on theoretical calculations of the transition period of <87>698nm and the amplitude of 1mHz. The stability <-18>and accuracy of the transition period are 10%, 10%, and 10%, respectively. "Light grid time meter" to achieve the goal, <87>the first time the light grid capture, time transfer excitation to the goal, the first time the light grid capture. As a result, the optical lattice wavelength of 813.5 nm and the optical wavelength

项目成果

Hidetoshi Katori, Masao Takamoto: "Optical Lattice Clock : Precision Spectroscopy of Neutral Atoms in Tight Confinement"Proceedings of the XVI the International Conference on Laser Spectroscopy (ICOLS03), World Scientific, Singapore. 22-29 (2004)

Hidetoshi Katori、Masao Takamoto：“光学晶格钟：紧密约束中性原子的精密光谱学”第十六届国际激光光谱学会议 (ICOLS03) 论文集，世界科学出版社，新加坡。

Masao Takamoto, Hidetoshi Katori: "Spectroscopy of the ^1S_0-^3P_0 Clock Transition of ^<87>Sr in an Optical Lattice]"Physical Review Letters. 91. 223001-223004 (2003)

Masao Takamoto、Hidetoshi Katori：“光学晶格中 ^<87>Sr 的 ^1S_0-^3P_0 时钟跃迁的光谱]”物理评论快报。