JP4766420B2 - Magneto-optical trap device for neutral atoms - Google Patents

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Description

この発明は、レーザ光と磁場によるトラップを用いて、アルカリ金属原子などの中性原子を超高真空中で捕獲し、捕獲した原子をドップラー限界温度付近まで冷却することができる中性原子の磁気光学トラップ装置に関している。   This invention uses a trap with a laser beam and a magnetic field to capture neutral atoms such as alkali metal atoms in an ultra-high vacuum and cool the captured atoms to near the Doppler limit temperature. The present invention relates to an optical trap device.

従来の磁気光学トラップ(Magneto-optical trap ; MOT)のトラップ部周りの模式図を図1に示す。トラップは、真空容器中でアンチヘルムホルツコイル(四重極コイル)と照射するレーザ光をもちいて行なわれる。図1の例では、互いに対向して進行する3対のレーザ光が用いられる。また、ファイバの先端にはビームを平行にするための凸レンズと直線偏光を円偏光に変換するための4分の1波長板がそれぞれ設けられている。   FIG. 1 shows a schematic view around the trap portion of a conventional magneto-optical trap (MOT). The trap is performed using an anti-helmholtz coil (quadrupole coil) and a laser beam for irradiation in a vacuum vessel. In the example of FIG. 1, three pairs of laser beams traveling opposite to each other are used. Further, a convex lens for collimating the beam and a quarter wave plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light are provided at the tip of the fiber.

また、実際の装置に於いては、レーザ光のパワーを有効に利用しつつ装置を小型に構成するために、図2に示す様に、それぞれの対の一方のビームを4分の1波長(λ/4)板と全反射鏡を組み合わせた反射鏡で代用する構成がしばしば採用される。この一例を図3(A)の模式図に示す。ここで4分の1波長板は、円偏光の回転の向きをMOTの動作に適したものに変換するために用いられる。つまり、4分の1波長板が無い場合は、反射される円偏光の回転の向きは右向きとなってMOTを動作させることができないが、四分の一波長板を2回通過させることにより、右向きの円偏光を左向きに変換させることがよく知られており、MOTを動作させることが可能になる。   In an actual apparatus, in order to make the apparatus compact while effectively using the power of the laser beam, as shown in FIG. [lambda] / 4) A structure that substitutes a reflecting mirror that combines a plate and a total reflecting mirror is often employed. An example of this is shown in the schematic diagram of FIG. Here, the quarter-wave plate is used to convert the direction of rotation of the circularly polarized light into a suitable one for the operation of the MOT. In other words, when there is no quarter wave plate, the direction of rotation of the reflected circularly polarized light is rightward and the MOT cannot be operated, but by passing the quarter wave plate twice, It is well known to convert right-handed circularly polarized light to the left, and the MOT can be operated.

よく知られているように、これらのMOTにおいては、照射するレーザ光の周波数は、トラップする原子の吸収光の周波数よりも僅かに低く設定される。また、冷却は、照射するレーザ光の波長を変えることによっても行なわれる。   As is well known, in these MOTs, the frequency of the laser beam to be irradiated is set slightly lower than the frequency of the absorbed light of the trapped atoms. Cooling is also performed by changing the wavelength of the laser beam to be irradiated.

しかし、四分の一波長板と全反射鏡を組み合わせた反射鏡を用いる構成では、照射するレーザ光については、捕獲された原子雲を1度通過して強度が減衰したビームが反射後に再び原子雲を通過することとなり、レーザ光の冷却能力がその分低下してしまうため、レーザ光のパワーが有効に利用されず、MOTの動作が損なわれるという欠点があった。   However, in the configuration using a reflecting mirror that combines a quarter-wave plate and a total reflecting mirror, the irradiated laser beam passes through the captured atomic cloud once and the beam whose intensity is attenuated is reflected again after the reflection. Since the laser beam passes through the cloud and the cooling capacity of the laser beam decreases accordingly, the laser beam power is not used effectively, and the operation of the MOT is impaired.

装置構成を簡単にするが、捕獲の能力が低下してMOTの動作が損なわれるという欠点のない磁気光学トラップ装置を実現する。   Although the apparatus configuration is simplified, a magneto-optical trap apparatus is realized which does not have the disadvantage that the capture capability is reduced and the operation of the MOT is impaired.

この発明によって、MOTの動作を損なうことなく、限られたレーザ光のパワーを有効に利用し、MOT装置構成を簡素化することができる。また、ルーフミラーが用いられる場合、レーザ光の入射角度調整が容易になる効果もある。   According to the present invention, it is possible to effectively use the limited laser beam power without damaging the operation of the MOT and to simplify the MOT apparatus configuration. Further, when a roof mirror is used, there is an effect that the adjustment of the incident angle of the laser beam is facilitated.

本発明は、MOTの性能改善を意図したもので、アンチヘルムホルツコイルによる磁場と、直接あるいは鏡を介して対向して進行する少なくとも1対の円偏光レーザ光を含む複数のレーザ光を用いて、減圧雰囲気中で複数の原子をトラップする磁気光学トラップ装置において、
対向して進行する一対のレーザ光は、導入されたレーザ光と、前記の導入されたレーザ光をルーフミラー、直角プリズム、あるいはナイフエッジ直角プリズムによる反射器を用いて反射したレーザ光とで構成し、上記のルーフミラー、直角プリズム、あるいはナイフエッジ直角プリズムの頂角部を、導入されたレーザ光は照射されるが、トラップ部のレーザ光による影がトラップ部に再びかからない位置に配置するものである。
The present invention is intended to improve the performance of the MOT, and uses a plurality of laser beams including a magnetic field generated by an anti-helmholtz coil and at least one pair of circularly polarized laser beams traveling directly or through a mirror, In a magneto-optical trap device that traps multiple atoms in a reduced-pressure atmosphere,
A pair of laser beams traveling in opposition is composed of an introduced laser beam and a laser beam obtained by reflecting the introduced laser beam using a reflector such as a roof mirror, a right-angle prism, or a knife-edge right-angle prism. The apex angle portion of the roof mirror, right angle prism, or knife edge right angle prism is placed at a position where the introduced laser beam is irradiated but the shadow of the trap portion laser beam does not reappear on the trap portion. It is.

また、反射したレーザ光は、中心部の強度が下がったレーザ光であるから、中心部の強度を改善するために、反射器とトラップ部の間に、ビーム整形手段を設ける。このビーム整形手段は、中央に暗部を有するレーザビームのビームパターンを、中央に暗部を有することのないビームパターンに変換するものである。   In addition, since the reflected laser beam is a laser beam having a reduced intensity at the central portion, a beam shaping means is provided between the reflector and the trap portion in order to improve the intensity at the central portion. This beam shaping means converts a beam pattern of a laser beam having a dark part at the center into a beam pattern having no dark part at the center.

また、本発明は、アンチヘルムホルツコイルによる磁場と、直接あるいは鏡を介して対向して進行する少なくとも1対の円偏光レーザ光を含む複数のレーザ光を用いて、減圧雰囲気中で複数の原子をトラップする磁気光学トラップ装置において、対向して進行する一対のレーザ光を、導入されたレーザ光と、前記の導入されたレーザ光を4分の1波長板と全反射鏡による反射器を用いて反射したレーザ光とで構成する。また、ビーム整形手段を、上記の反射器とトラップ部との間に、あるいは、上記の反射器の四分の一波長板と全反射鏡との間に備える。このビーム整形手段は、中央に暗部を有するレーザビームのビームパターンを、中央に暗部を有することのないビームパターンに変換するものである。 In addition, the present invention uses a plurality of laser beams including a magnetic field generated by an anti-helmholtz coil and at least one pair of circularly polarized laser beams traveling directly or through a mirror, to form a plurality of atoms in a reduced-pressure atmosphere. In a magneto-optical trap device for trapping , a pair of laser beams traveling in opposition to each other is introduced using a laser beam introduced, and a reflector composed of a quarter-wave plate and a total reflection mirror for the introduced laser beam. It consists of reflected laser light. Further, the beam shaping means is provided between the reflector and the trap unit or between the quarter-wave plate of the reflector and the total reflection mirror. This beam shaping means converts a beam pattern of a laser beam having a dark part at the center into a beam pattern having no dark part at the center.

また、円偏光適合ファイバを用いてさらに装置の小型化をはかるものであり、上記の円偏光レーザ光は、偏波保持光ファイバで伝送されたレーザ光を、波長の四分の一に波長の整数倍を加えた長さをもち上記の偏波保持光ファイバに光軸の周りに45度の回転した傾きで連続させたものであって直線偏波を円偏波に変換する円偏光適合ファイバを用いて導入するものである。   In addition, the circularly-polarized fiber is used to further reduce the size of the apparatus. The above-mentioned circularly-polarized laser light is obtained by converting the laser light transmitted through the polarization-maintaining optical fiber to a quarter of the wavelength. A circularly-polarized fiber adapted to convert linearly polarized light into circularly polarized light, having a length obtained by adding an integral multiple, and continuous with the above-described polarization-maintaining optical fiber with an inclination of 45 degrees around the optical axis It introduces using.

また、反射器の一部あるいは全部を、トラップ部の設けられる減圧雰囲気中に配置することによって、減圧雰囲気を形成する容器の窓材による光の減衰や散乱などによる散逸を抑制することが出来る。   Further, by disposing a part or all of the reflector in a reduced-pressure atmosphere provided with a trap portion, it is possible to suppress dissipation due to light attenuation or scattering caused by the window material of the container forming the reduced-pressure atmosphere.

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, devices having the same function or similar functions are denoted by the same reference numerals unless there is a special reason.

図3(B)、(C)に本発明の模式図を示す。比較のために、図3(A)に従来の構成を示す。なお、図3は左旋円偏光(LHC)を入射する場合について描いたが、MOTの磁場の向きを反転させれば、円偏光の向きも連動してすべて反転させる必要があり、右旋円偏光(RHC)を用いる場合も同様にすればよい。   3B and 3C are schematic views of the present invention. For comparison, FIG. 3A shows a conventional configuration. Although FIG. 3 shows the case where left-handed circularly polarized light (LHC) is incident, if the direction of the magnetic field of MOT is reversed, it is necessary to reverse all the directions of circularly polarized light. The same applies to the case of using (RHC).

図3(A)の構成では、捕獲された原子雲4を一度通過することによって強度が減衰したレーザ光が、反射後に再び原子雲4を通過することになる。これでは図の左方向から照射されるレーザ光20の強度と右方向から照射されるレーザ光の強度が著しく異なることとなり、レーザ光の冷却能力が左右方向で異なる事になって、MOTの捕獲性能が低下する結果となる。   In the configuration of FIG. 3A, the laser beam whose intensity has been attenuated by passing once through the captured atomic cloud 4 passes through the atomic cloud 4 again after reflection. In this case, the intensity of the laser beam 20 irradiated from the left direction in the figure and the intensity of the laser beam irradiated from the right direction are remarkably different, and the cooling ability of the laser beam is different in the left and right directions. The result is a decrease in performance.

図3(B)は、本発明の場合であり、上記の欠点を克服する方法を示したものである。四分の一波長板2と全反射鏡6の代わりに、ルーフミラー7を用いる点に特徴がある。ルーフミラー7の内部で光が2回反射されることにより、円偏光の回転の向きは左→右→左と変換を繰り返してMOTに適したものとなるため、波長板は不要である。ルーフミラー7として直角プリズムを用いてもよい。ルーフミラーの頂角部が原子雲4によってできる「影」の領域内に入り込まないように、意図的に光軸の直角方向にずらして配置することを特徴とする。このようにずらして配置することで、一度原子雲を通過したビームの影の領域が再び原子雲にかかることがなくなり、左側から照射されるレーザ光と右側から照射されるレーザ光の強度をほぼ等しくさせることができる。このため、MOTの性能が損なわれることはない。   FIG. 3B is a case of the present invention and shows a method for overcoming the above-mentioned drawbacks. A feature is that a roof mirror 7 is used instead of the quarter-wave plate 2 and the total reflection mirror 6. Since the light is reflected twice inside the roof mirror 7, the direction of rotation of the circularly polarized light becomes suitable for MOT by repeating conversion from left to right to left, so that a wave plate is unnecessary. A right-angle prism may be used as the roof mirror 7. The roof mirror is intentionally shifted in the direction perpendicular to the optical axis so as not to enter the “shadow” region formed by the atomic cloud 4. By displacing in this way, the shadow area of the beam that has once passed through the atomic cloud will not be applied to the atomic cloud again, and the intensity of the laser light irradiated from the left side and the laser light irradiated from the right side will be almost the same. Can be equal. For this reason, the performance of MOT is not impaired.

また、図3(C)は、(A)の四分の一波長板2と全反射鏡6の中間部にビーム整形部9を配置した構成を示す。ビーム整形部9は、原子雲4を通過して中央部に生じた影を「埋め戻し」て、均一なビームパターンを再生する目的で使用され、フーリエ変換光学系などによって光強度の損失なく構成されることが望ましい。ここでいうフーリエ変換光学系とは、最も簡単には,トラップ中心から焦点距離だけ離れたところに設置された1枚の凹面鏡によって構成され,この場合、レーザ光はビーム整形部を一往復する間に、ビームの断面の振幅分布がフーリエ変換されたビームが出力されるように構成される。こうすることで、出力されるビームの中央部は常に「明るく」なり、ビーム中央部に生じた影を「埋め戻す」ことが可能となる。   FIG. 3C shows a configuration in which a beam shaping unit 9 is arranged at an intermediate portion between the quarter-wave plate 2 and the total reflection mirror 6 of FIG. The beam shaping unit 9 is used for the purpose of “backfilling” the shadow generated in the central part after passing through the atomic cloud 4 to reproduce a uniform beam pattern, and is configured without loss of light intensity by a Fourier transform optical system or the like. It is desirable that The Fourier transform optical system here is most simply constituted by a single concave mirror placed at a focal distance away from the center of the trap. In this case, the laser beam travels once through the beam shaping section. In addition, a beam in which the amplitude distribution of the cross section of the beam is Fourier transformed is output. By doing so, the central portion of the output beam is always “brighter”, and the shadow generated in the central portion of the beam can be “backfilled”.

上記で、四分の一波長板はビーム整形部の内部に配置することも可能であり、ビーム整形部と全反射鏡の間に配置することも可能であることは言うまでもない。また、ビーム整形部の内部に波長板や全反射鏡の機能を持たせることによって、図3(C)の波長板や全反射鏡を省略することもできる。   In the above description, it goes without saying that the quarter-wave plate can be arranged inside the beam shaping unit, and can also be arranged between the beam shaping unit and the total reflection mirror. Moreover, the wavelength plate and the total reflection mirror of FIG. 3C can be omitted by providing the function of the wavelength plate and the total reflection mirror inside the beam shaping unit.

また、図2に示す従来のMOT装置に於いて、四分の一波長板と全反射鏡6B、6C、6Fからなる反射鏡部をルーフミラー7B、7C、7Fで置き換えることによって動作特性の改善を図った実施例を図4に示す。   Further, in the conventional MOT apparatus shown in FIG. 2, the operation characteristics are improved by replacing the reflecting mirror portion composed of the quarter-wave plate and the total reflection mirrors 6B, 6C, and 6F with the roof mirrors 7B, 7C, and 7F. FIG. 4 shows an embodiment for achieving the above.

また、図には示していないが、反射部については、光の減衰を防ぐために、減トラップ部の配置される減圧部に形成することが望ましい。これは、減圧部の壁に光を透過する窓を設けてレーザ光を導入する場合は、窓材による吸収や散乱などによってレーザ光が減衰するためである。   Although not shown in the drawing, it is desirable to form the reflection portion in the decompression portion where the reduction trap portion is disposed in order to prevent light attenuation. This is because when a window that transmits light is provided on the wall of the decompression section and laser light is introduced, the laser light is attenuated by absorption or scattering by the window material.

上記の様に、図1のMOTの例では、1対の四重極コイル3C、3Dと3対のレーザ光20A、20B、20C、20D、20E、20Fが用いられる。   As described above, in the example of the MOT in FIG. 1, a pair of quadrupole coils 3C and 3D and three pairs of laser beams 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, and 20F are used.

また、MOTの中心付近に1枚の全反射鏡を8置いて、入射するレーザ光と反射されたレーザ光とが重なる領域を効果的に利用することによって、3対のレーザ光のうち、1対を省略する方式が知られている(これを「ミラーMOT」と言う)。   In addition, by placing one total reflection mirror near the center of the MOT and effectively using the region where the incident laser beam and the reflected laser beam overlap, 1 of the three pairs of laser beams A method of omitting the pair is known (this is called “mirror MOT”).

さらに、ミラーMOTの四分の一波長板と全反射鏡にて構成された反射鏡部をルーフミラー7B、7Fで置き換えることが可能である。さらに、図1の場合は、ファイバの先端にはビームを平行にするための凸レンズと直線偏光を円偏光に変換するための四分の一波長板をそれぞれ設けているが、これは、円偏光適合ファイバを用いて構成することができ、これを図5に示す。ここで言う円偏光適合光ファイバとは、以下のものである。   Furthermore, it is possible to replace the reflecting mirror portion constituted by the quarter wavelength plate of the mirror MOT and the total reflecting mirror with the roof mirrors 7B and 7F. Further, in the case of FIG. 1, a convex lens for collimating the beam and a quarter wave plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light are provided at the tip of the fiber. A compatible fiber can be used and is shown in FIG. The circular polarization compatible optical fiber referred to here is as follows.

まず、四分の一波長光ファイバは、材質的には通常の偏波保持光ファイバと同じものであるから、互いに融着接続することが可能である。四分の一波長光ファイバを通常の偏波保持光ファイバに接続して、光学軸を互いに45度傾けた状態で融着接続することにより偏光状態の変換器として機能させることができる。上記では、このように光学軸を互いに45度傾けた状態で融着接続することでアセンブルされた光ファイバモジュールを、「円偏光適合光ファイバ」と称している。   First, since the quarter-wavelength optical fibers are the same as ordinary polarization-maintaining optical fibers, they can be fused and connected to each other. A quarter-wavelength optical fiber is connected to a normal polarization maintaining optical fiber, and can be made to function as a polarization state converter by fusion splicing with the optical axes inclined at 45 degrees. In the above, the optical fiber module assembled by fusion-bonding with the optical axes inclined at 45 degrees is referred to as “circularly polarized optical fiber”.

磁気光学トラップ(MOT)装置は原子光学実験における基盤技術の一つであって、ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)生成、原子レーザ、原子波ホログラフィー、原子波干渉計、量子情報処理デバイス、量子コンピュータ、原子時計など、中性原子が利用されるあらゆる装置に於いて、冷却された多数の中性原子を安定に供給する手段として利用される。   The magneto-optical trap (MOT) device is one of the fundamental technologies in atomic optics experiments. Bose-Einstein condensate (BEC) generation, atomic laser, atomic wave holography, atomic wave interferometer, quantum information processing device, quantum computer In any device in which neutral atoms are used, such as atomic clocks, it is used as a means for stably supplying a large number of cooled neutral atoms.

従来のMOTを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conventional MOT. 本発明のMOTで、対向するビームを供給する手段として,全反射鏡と4分の1波長板とを用いた構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which used the total reflection mirror and the quarter wavelength plate as a means to supply the beam which opposes by MOT of this invention. 従来のビーム反射鏡部の構成(A)と、本発明で用いる反射手段の構成(B、C)を示す図である。It is a figure which shows the structure (A) of the conventional beam reflector part, and the structure (B, C) of the reflection means used by this invention. 反射手段にルーフミラーを用いて構成されたMOT装置を示す図である。It is a figure which shows the MOT apparatus comprised using the roof mirror for the reflection means. 円偏光適合ファイバとルーフミラーを用いて構成したミラーMOT装置を示す図である。It is a figure which shows the mirror MOT apparatus comprised using the circular polarization compatible fiber and the roof mirror.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B、1C、1D、1E、1F 凸レンズ
2A、2B、2C、2D、2E、2F 4分の1波長板
3C、3D コイル
4 原子雲
5 減圧容器
6、6B、6C 全反射鏡
7C、7B、7F ルーフミラー
8 全反射鏡
9 ビーム整形部
10A、10B、10C、10D、10E、10F 偏波保持光ファイバ
20、20A、20B、20C、20D、20E、20F 円偏光
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Convex lens 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F Quarter wave plate 3C, 3D Coil 4 Atomic cloud 5 Depressurization vessel 6, 6B, 6C Total reflection mirror 7C, 7B , 7F Roof mirror 8 Total reflection mirror 9 Beam shaping part 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F Polarization-maintaining optical fiber 20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F Circularly polarized light

Claims (5)

アンチヘルムホルツコイルによる磁場と、直接あるいは鏡を介して対向して進行する少なくとも1対の円偏光レーザ光を含む複数のレーザ光をトラップ部分に導入して、減圧雰囲気中で複数の原子をトラップする磁気光学トラップ装置において、
対向して進行する一対のレーザ光は、導入されたレーザ光と、前記の導入されたレーザ光をルーフミラー、直角プリズム、あるいはナイフエッジ直角プリズムによる反射器を用いて反射したレーザ光とで構成し、
上記のルーフミラー、直角プリズム、あるいはナイフエッジ直角プリズムの頂角部を、導入されたレーザ光は照射されるが、トラップ部のレーザ光による影がかからない位置に配置することを特徴とする中性原子の磁気光学トラップ装置。
A plurality of laser beams including a magnetic field generated by an anti-helmholtz coil and at least one pair of circularly polarized laser beams traveling directly or through a mirror are introduced into the trap portion to trap a plurality of atoms in a reduced-pressure atmosphere. In the magneto-optical trap device ,
A pair of laser beams traveling in opposition is composed of an introduced laser beam and a laser beam obtained by reflecting the introduced laser beam using a reflector such as a roof mirror, a right-angle prism, or a knife-edge right-angle prism. And
Neutrality characterized in that the apex portion of the roof mirror, right-angle prism, or knife-edge right-angle prism is arranged at a position where the introduced laser beam is irradiated but the shadow of the trap portion is not affected by the laser beam. Atomic magneto-optical trap device.
反射器とトラップ部の間に、ビーム整形手段をもち、
前記ビーム整形手段は、中央に暗部を有するレーザビームのビームパターンを、中央に暗部を有することのないビームパターンに変換するものであることを特徴とする請求項1に記載の中性原子の磁気光学トラップ装置。
Between the reflector and the trap part, there is a beam shaping means,
2. The neutral atom magnetism according to claim 1, wherein the beam shaping unit converts a beam pattern of a laser beam having a dark portion in the center into a beam pattern having no dark portion in the center. 3. Optical trap device.
アンチヘルムホルツコイルによる磁場と、直接あるいは鏡を介して対向して進行する少なくとも1対の円偏光レーザ光を含む複数のレーザ光をトラップ部分に導入して、減圧雰囲気中で複数の原子をトラップする磁気光学トラップ装置において、
対向して進行する一対のレーザ光を、導入されたレーザ光と、前記の導入されたレーザ光を4分の1波長板と全反射鏡による反射器を用いて反射したレーザ光とで構成し、
さらに、ビーム整形手段を、上記の反射器とトラップ部との間に、あるいは、上記の反射器の4分の1波長板と全反射鏡との間に備え、
前記ビーム整形手段は、中央に暗部を有するレーザビームのビームパターンを、中央に暗部を有することのないビームパターンに変換するものであることを特徴とする中性原子の磁気光学トラップ装置。
A plurality of laser beams including a magnetic field generated by an anti-helmholtz coil and at least one pair of circularly polarized laser beams traveling directly or through a mirror are introduced into the trap portion to trap a plurality of atoms in a reduced-pressure atmosphere. In the magneto-optical trap device ,
A pair of laser beams traveling in opposition is composed of an introduced laser beam and a laser beam obtained by reflecting the introduced laser beam using a quarter-wave plate and a reflector made of a total reflection mirror. ,
Furthermore, a beam shaping means is provided between the reflector and the trap part, or between the quarter wave plate of the reflector and the total reflection mirror,
The neutral beam magneto-optical trap apparatus, wherein the beam shaping means converts a beam pattern of a laser beam having a dark portion in the center into a beam pattern having no dark portion in the center.
上記の円偏光レーザ光は、偏波保持光ファイバで伝送されたレーザ光を波長の四分の一に整数倍を加えた長さをもち,上記の偏波保持光ファイバに光軸の周りに45度の回転した傾きで連続させた偏波保持光ファイバであって直線偏波を円偏波に変換する円偏光適合ファイバを用いて導入することを特徴とする請求項1、2あるいは3に記載の中性原子の磁気光学トラップ装置。   The above circularly polarized laser beam has a length obtained by adding an integral multiple of a quarter of the wavelength of the laser beam transmitted through the polarization maintaining optical fiber. 4. A polarization maintaining optical fiber that is continuous at a rotation angle of 45 degrees and is introduced by using a circular polarization compatible fiber that converts linearly polarized light into circularly polarized light. The neutral atom magneto-optical trap device described. 反射器の一部あるいは全部を、トラップ部の設けられる減圧雰囲気中に配置することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の中性原子の磁気光学トラップ装置。   5. The neutral atom magneto-optical trap apparatus according to claim 1, wherein a part or all of the reflector is disposed in a reduced-pressure atmosphere in which a trap portion is provided.
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JP5561717B2 (en) * 2009-11-12 2014-07-30 国立大学法人福井大学 Ring-shaped Bose-Einstein condensate and dark soliton generated on the ring-shaped Bose-Einstein condensate
FR2960310B1 (en) * 2010-05-18 2012-07-27 Thales Sa MAGNETO-OPTICAL TRAP FOR COLD-ATOMED DEVICES.
TWI470750B (en) * 2012-05-24 2015-01-21 Univ Nat Taipei Technology A heat dissipation device for transparent atom trapping chip
US8829423B2 (en) * 2012-07-12 2014-09-09 Honeywell International Inc. Folded optics for batch fabricated atomic sensor
CN103258579A (en) * 2013-04-19 2013-08-21 华南师范大学 Two-dimensional magnetic optical trap system and narrow line width single photon source preparing method thereof
CN103528681B (en) * 2013-10-12 2015-07-29 中国科学院上海高等研究院 The cavity of Magneto-Optical Trap reaction microscope
CN104464869B (en) * 2014-10-24 2017-06-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 Fold light path laser cooling and trapping atomses device
CN105185425B (en) * 2015-07-16 2017-03-15 山西大学 Prepare the dark Magneto-Optical Trap method and device of atomic space scalable of super cold polar molecule
US10371763B2 (en) * 2015-07-17 2019-08-06 Honeywell International Inc. Systems and methods for low power magnetic field generation for atomic sensors using electro-permanent magnets
US9989926B2 (en) 2016-02-19 2018-06-05 Honeywell International Inc. Systems and methods for positionally stable magneto-optical trapping over temperature
CN106653137B (en) * 2016-12-13 2019-05-31 复旦大学 A kind of preparation method exchanging Magneto-Optical Trap
CN106782739B (en) * 2016-12-28 2018-03-23 中国科学院上海高等研究院 Light path system and high flux cold atom line two-dimensional magnetic optical trap system
CN109950787B (en) * 2019-03-08 2020-04-21 山西大学 Alkali metal steam pool capable of accurately controlling atomic density
US11133117B2 (en) * 2019-05-08 2021-09-28 Northrop Grumman Systems Corporation Atomic interferometer system
CN111489846B (en) * 2020-03-12 2023-04-28 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 All-optical BEC preparation method based on three-dimensional Raman sideband cooling
CN111584115B (en) * 2020-04-26 2022-02-11 中国科学院西安光学精密机械研究所 Double-beam input laser cooling atom three-dimensional magneto-optical trap device
GB2595746B (en) * 2020-10-29 2022-06-01 Univ Southampton Atomic cooling and trapping methods and apparatus
CN112880912B (en) * 2021-01-08 2022-01-18 浙江大学 Space resolution pressure measurement system and method based on vacuum holographic optical tweezers
CN118633214A (en) * 2022-02-01 2024-09-10 国立研究开发法人理化学研究所 Magneto-optical trap device, physical package for optical crystal lattice clock, physical package for atomic interferometer, physical package for quantum information processing device, and physical package system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06112551A (en) * 1992-09-25 1994-04-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and device for generating low-speed atomic beam
JP3418732B2 (en) * 2001-02-01 2003-06-23 独立行政法人通信総合研究所 Cesium atom spring collimation device
JP4374444B2 (en) * 2003-03-13 2009-12-02 独立行政法人科学技術振興機構 Atomic devices

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