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小型・連続測定可能な原子波干渉計の実現

实现可连续测量的小型原子波干涉仪

基本信息

批准号：
18J14262
负责人：
細谷俊之
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14262/
关键词：
原子波干渉計極低温原子精密測定量子慣性センサー

项目摘要

本研究の目的は磁場に対して不敏感なアルカリ土類様原子を用いて原子波干渉計を構築することで、100μdeg/h以下のバイアス安定度を有し、磁場変動の影響を受けにくい超高性能ジャイロスコープを実現することである。アルカリ土類様原子の基底状態は超微細構造を持たないため、アルカリ原子の原子波干渉でよく用いられる基底状態の超微細構造間を2光子で結ぶラマン遷移を利用した干渉計を構築することが出来ない。そこで、２つの運動量状態結ぶブラッグ回折を利用した干渉計を構築することとなるが、原子波干渉計の２つの出力は運動量状態は異なるが同一内部状態の原子であるため、２つの出力を空間的に弁別するなどして出力の測定を行う必要がある。したがって、高いコントラストで干渉計の出力状態を測定するためには、原子ビームの初期の横方向運動分布を狭窄化することと、大きな反跳運動量を与える高次ブラッグ回折の誘起をして干渉計を構築することが不可欠となってくる。私はアルカリ土類様原子の一種イッテルビウム(Yb)に対して、波長399nmの双極子許容遷移と波長556nmの異重項間遷移を利用することで、横方向の運動量幅が光子反跳運動量の7倍以下と非常に狭い高輝度低速Yb原子ビームを実現した。さらに、その原子ビームに対して波長399nmの双極子許容遷移で高次ブラッグ回折を誘起し、最大28次のブラッグ回折を観測することに成功した。これらの成果を基に原子波干渉計を構築することで目標とする100μdeg/h以下のバイアス安定度は十分に得られると考えている。

The purpose of this study is to construct an atomic wave interference meter that is insensitive to magnetic fields and has a stability of less than 100μdeg/h, and is sensitive to magnetic field fluctuations. The basic state of the atom of the earth is in the ultra-fine structure. The atomic wave of the earth is in the ultra-fine structure. For example, when the atomic wave interference meter is constructed, the output of the atomic wave interference meter is different from the state of the movement, and the atomic wave interference meter is necessary to measure the output of the atom in the same internal state. The initial transverse motion distribution of atoms is narrowed, and the amount of rebound motion is narrowed, and the high-order rebound motion is induced. A kind of photon bounce-back motion is realized in the transverse direction with a motion amplitude of less than 7 times that of photon bounce-back motion and a very narrow, high luminance and low speed Yb atom. In addition, the atomic emission spectrum of the dipole with wavelength of 399nm was successfully measured with high order polarization inversion and maximum polarization inversion of 28 times. The results of the atomic wave interference measurement are as follows: