JP6650647B2 - 冷却原子線生成方法、冷却原子線生成装置、原子干渉計 - Google Patents
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Description
三つのレーザー光対のうち二つのレーザー光対のそれぞれは、互いに対向して進み且つ同じ周波数(原子の共鳴周波数よりも少しだけ小さい周波数)を持つ円偏光σ+,σ-のペアである(σ+に対応するσ-は、σ+を1/4波長反射板で反射させることによって形成される)。当該二つのレーザー光対は互いに直交し(具体的に言えば、一方のレーザー光対における例えばσ+の進行方向と他方のレーザー光対における例えばσ+の進行方向が直交する)、さらに、当該二つのレーザー光対のそれぞれはコイルが形成する2次元四重極磁場のゼロ磁場線と直交する。当該二つのレーザー光対のそれぞれは、2D+-MOT機構内の空間に在る原子をゼロ磁場線と直交する方向にレーザー冷却する。
三つのレーザー光対のうち残りのレーザー光対は、2次元四重極磁場のゼロ磁場線に沿って互いに対向して進み且つ同じ周波数(原子の共鳴周波数よりも少しだけ小さい周波数)を持つ円偏光σ+,σ-のペアである。このレーザー光対は、2D+-MOT機構内の空間に在る原子をゼロ磁場線の方向にレーザー冷却する。ただし、このレーザー光対を構成する一方のレーザー光のビーム強度は他方のレーザー光のビーム強度よりも強く設定される。また、他方のレーザー光は、ゼロ磁場線の方向に対して45度の角度で配置された穴開き反射板を利用してコイル内の空間に導入されるので、他方のレーザー光は穴開き反射板の穴に対応する「ゼロ磁場線の方向の影(暗部)」を含む。したがって、ビーム強度の差と非対称な散乱率によって一方のレーザー光が実効的なプッシングレーザー光121として働き、ゼロ磁場線付近にトラップされている冷却原子集団から冷却原子線131が穴開き反射板の穴を通して引き出される。また、上述したとおり、一方のレーザー光(実効的なプッシングレーザー光)は穴開き反射板の穴から冷却原子線と一緒に漏れ出る。
前記の実施形態では、冷却原子線生成器130は2D+-MOT機構を含む構成を持つ。しかし、冷却原子線生成器130はプッシングレーザー光を利用して、空間中でトラップされている原子から冷却原子線を生成すればよいので、2D+-MOT機構を含む構成に限定されず、例えば、LVIS機構を含む構成、2D-MOT機構を含む構成、2D-HP MOT機構を含む構成、あるいは、レーザー光とピラミッド型穴開き反射鏡を用いて冷却原子線を生成する構成を持ってもよい。
原子線偏向器140がムービングモラセス機構を含む構成を持つ場合、冷却原子線生成器130と原子線偏向器140は、ムービングモラセス機構における光定在波のドリフト方向が冷却原子線生成器からの冷却原子線の進行方向と交差する(好ましくは、直交する)位置関係にある。
冷却原子線131および漏れ出たプッシングレーザー光121は、ムービングモラセス機構を含む構成を持つ原子線偏向器140に入る。冷却原子線生成器130と原子線偏向器140の上述の位置関係から、冷却原子線131および漏れ出たプッシングレーザー光121は、原子線偏向器140のムービングモラセス機構における光定在波のドリフト方向と斜めに交わる。そして、ムービングモラセスの原理によって、冷却原子線131の進路は変更される。しかし、プッシングレーザー光121はムービングモラセス機構によって影響を受けないので、プッシングレーザー光121の進路は変更されない。したがって、原子線偏向器140によって、プッシングレーザー光121の進行方向と異なる方向に冷却原子線131は進行する。
(参考文献1)T. L. Gustavson, P. Bouyer and M. A. Kasevich, “Precision Rotation Measurements with an Atom Interferometer Gyroscope,” Phys. Rev. Lett.78, 2046-2049, Published 17 March 1997.
(参考文献2)Takatoshi Aoki et al., “High-finesse atomic multiple-beam interferometer comprised of copropagating stimulated Raman-pulse fields,” Phys. Rev. A 63, 063611 (2001) - Published 16 May 2001.
100a 区画
110 原子源
121 プッシングレーザー光
130 冷却原子線生成器
140 原子線偏向器
131 冷却原子線
131a 冷却原子線
131b 冷却原子線
200 干渉部
201a 第1の進行光定在波
201b 第2の進行光定在波
201c 第3の進行光定在波
300 進行光定在波生成部
400 観測部
408 プローブ光
409 光検出器
500 原子干渉計
Claims (5)
- プッシングレーザー光を利用して、空間中でトラップされている原子から冷却原子線を生成する冷却原子線生成ステップと、
前記冷却原子線を偏向する原子線偏向ステップと
を有し、
原子線偏向ステップでは、2次元磁気光学トラップ機構における四重極磁場のゼロ磁場線、または、ムービングモラセス機構における光定在波のドリフト方向を利用して、前記冷却原子線を偏向する
冷却原子線生成方法。 - 原子源と、
プッシングレーザー光を利用して、空間中でトラップされている前記原子源からの原子から冷却原子線を生成する冷却原子線生成器と、
前記冷却原子線生成器からの冷却原子線が入る原子線偏向器と
を含み、
前記原子線偏向器は、2次元磁気光学トラップ機構またはムービングモラセス機構を含み、
前記冷却原子線生成器からの前記冷却原子線の進行方向は、前記プッシングレーザー光の進行方向と一致し、
前記原子線偏向器が2次元磁気光学トラップ機構である場合、前記2次元磁気光学トラップ機構における四重極磁場のゼロ磁場線は、前記冷却原子線生成器からの前記冷却原子線の進行方向と交差し、
前記原子線偏向器がムービングモラセス機構である場合、前記ムービングモラセス機構における光定在波のドリフト方向は、前記冷却原子線生成器からの前記冷却原子線の進行方向と交差する
冷却原子線生成装置。 - 請求項2に記載の冷却原子線生成装置において、
前記原子源は、
固体が昇華する構成、もしくは、液体が蒸発または揮発する構成を持つ
ことを特徴とする冷却原子線生成装置。 - 原子干渉計であって、
冷却原子線を連続生成する冷却原子線生成装置と、
3個以上の進行光定在波を生成する進行光定在波生成部と、
前記冷却原子線と前記3個以上の進行光定在波とが相互作用した結果の原子線を得る干渉部と、
を含み、
前記冷却原子線生成装置は、
原子源と、
プッシングレーザー光を利用して、空間中でトラップされている前記原子源からの原子から冷却原子線を生成する冷却原子線生成器と、
前記冷却原子線生成器からの冷却原子線が入る原子線偏向器と
を含み、
前記原子線偏向器は、2次元磁気光学トラップ機構またはムービングモラセス機構を含み、
前記冷却原子線生成器からの前記冷却原子線の進行方向は、前記プッシングレーザー光の進行方向と一致し、
前記原子線偏向器が2次元磁気光学トラップ機構である場合、前記2次元磁気光学トラップ機構における四重極磁場のゼロ磁場線は、前記冷却原子線生成器からの前記冷却原子線の進行方向と交差し、
前記原子線偏向器がムービングモラセス機構である場合、前記ムービングモラセス機構における光定在波のドリフト方向は、前記冷却原子線生成器からの前記冷却原子線の進行方向と交差する
ことを特徴とする原子干渉計。 - 請求項4に記載の原子干渉計において、
各前記進行光定在波は、nを2以上の正整数として、n次Bragg条件を満たす
ことを特徴とする原子干渉計。
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