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ボース凝縮原子気体における新しい量子渦導入法の開発

玻色凝聚原子气体中新型量子涡旋引入方法的开发

基本信息

批准号：
20654038
负责人：
熊倉光孝
金额：
$ 2.11万
依托单位：
University of Fukui
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究で得られた^<87>Rb原子のBose-Einstein凝縮体に対して誘導ラマン遷移を利用した量子渦生成を行うため、Rb原子のD2遷移に近共鳴する波長780nmの半導体レーザー光源(出力10mW程度)の製作を行った。この光学的な量子渦の導入にはRb原子の二光子反跳エネルギー(15kHz)以下の周波数線幅を持つ狭帯域レーザー光を使用する必要があり、昨年度、1.5GHzのFree Spectral Range(FSR)を持つ外部共振器を用いた光帰還法によって半導体レーザーの周波数安定化を試みたが、制御可能な時間が数秒と短いうえに、計測器の問題から数MHz程度の周波数線幅しか確認できなかった。そこで今年度は、回折格子(格子定数1800/mm)による光帰還を併用して周波数制御の安定度向上と継続時間の改善を進めるとともに、光帰還に300MHzのFSR(昨年度の1/5)を持つ共振器を使用して、出力光の更なる狭帯域化を図った。また、狭窄化された周波数線幅を評価するため、分解能30kHz程度のスペクトラムアナライザ(FSR 150MHzの光共振器)を新たに製作し、レーザースペクトルの計測に使用した。今回これらの改良を行った結果、周波数制御の継続時問を数分程度にまで大きく改善することに成功し、実用的な安定度を実現することができた。また、出力光の周波数線幅については、30kHz以下(これまでの1/50以下)にまで狭窄化されていることが確認できた。この線幅の値は渦の導入に使用するには未だ不十分であるが、帰還に用いた共振器の振動や温度変化、気圧変化などによる周波数変動が主な原因であることが分かっており、今後、これらの安定化を進めることで10kHz程度の線幅が得られ、凝縮体への量子渦導入や原子波の位相制御に利用できるものと期待される。

This <87>research has resulted in the fabrication of a semiconductor light source with a wavelength of 780nm and an output of about 10mW using quantum vortex generation and D2 migration of Rb atoms to induce migration. The introduction of these optical quantum vortices into the two-photon bounce of Rb atoms (15kHz) and the frequency Range below 1.5 GHz are necessary to maintain the narrow-band optical stability of the semiconductor. The control time is several seconds and short. The problem with the meter is that the amplitude of the frequency range of several MHz is confirmed. This year, the reflection grid (grid size 1800/mm), the combination of light and light, the improvement of the stability of the frequency control system, the improvement of the time, the improvement of the frequency control system, the improvement of the frequency control system and the improvement of the frequency control system. A new design and measurement method for a 30kHz resolution spectrum (FSR 150MHz optical resonator) is proposed for use in the measurement of narrow frequency amplitude. The results of this improvement, the frequency of the frequency control, the improvement of the stability of the frequency control, the improvement of the frequency control. The frequency amplitude of the output light is less than 30kHz (less than 1/50). The main reason for the change in the frequency of vibration, temperature and pressure of the resonator is that the amplitude of the resonator is about 10 kHz, and the quantum vortex of the condensed resonator is about 10kHz.