１７１Yb＋イオンを用いた共同冷却による１１５In＋イオン光周波数標準の精度向上

通过使用 171Yb+ 离子共冷提高 115In+ 离子光频率标准的精度

• 批准号: 21K20362
• 负责人: 木原 亜美
• 金额: $ 2万
• 依托单位: National Institute of Information and Communications Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-08-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K20362/
• 关键词: イオントラップ; 光周波数標準; 共同冷却

今年度は本研究の達成目標であるYbイオンによるInイオンの共同冷却の実現に向けて、YbイオンとInイオンを同一のイオントラップ中に捕獲することを目標として実験系の構築を行った。昨年度構築したYbイオンの捕獲・冷却に必要なレーザー光源、イオントラップ電極そしてイオントラップにRF電場を印加する際に必要なヘリカル共振器を用いてまずYbイオンの捕獲を試みた。Ybイオンの捕獲のために、準備として「昨年度製作したヘリカル共振器の共振周波数の調整」「Ybイオン化光源の周波数とYbの同位体の同定」「Ybイオンに照射するレーザー光源の周波数ロック」「Ybイオンの蛍光観測のための蛍光収集レンズ系の構築」を行った。これらの準備が完了した後で実際にYbイオンの捕獲を試み、Ybイオンの捕獲・蛍光観測に成功した。捕獲したイオンのトラップ周波数を測定したところ軸方向は最大500kHz、動径方向は最大1.4MHzまで実現できることが確認され、当初想定していた数値を達成することができた。次にInイオンの捕獲に向けてInイオン化レーザーをイオントラップ中に照射する光学系の構築等の準備を行い、Inイオンの捕獲に挑んだ。本研究で使用している蛍光観測用のカメラはInイオンの蛍光波長は感度範囲外であるため、カメラ上ではYbイオン結晶中にダークサイトとして観測され、実際にダークサイトを観測することができた。しかしダークサイトはInイオンの他にYbの同位体や残留ガスのイオンなどもあり得るため、イオン結晶のトラップ周波数からダークサイトとなるイオンの質量を推定する必要がある。そこでYbイオンのみのトラップ周波数と、ダークサイトが入ったイオン結晶のトラップ周波数を測定し、その比からダークサイトのイオンの質量を推定し、質量数115のInイオンの捕獲ができたことを確認した。

今年，为了实现与YB离子在离子中的联合冷却，这是实现这项研究的目的，我们已经构建了一个实验系统，目的是捕获YB离子和在同一离子陷阱中的离子。我们首先尝试使用激光光源，离子陷阱电极和需要将RF电场应用于去年构建的离子陷阱，以捕获YB离子。为了准备捕获YB离子，我们进行了“调整去年生产的螺旋谐振器的共振频率”，“确定YB离子化光源和YB同位素的频率”，“激光光源的频率锁定YB YB离子的频率锁定，”，并构建了荧光镜集合Lens collection Lens collection lens collection lens system for yb ions for yb ions for yb ions for yb ions for yb ions for yb ions of yb sions of yb ions of yb ions of yb ions of yb ions。这些制剂完成后，进行了实际尝试捕获YB离子，并成功观察到了YB离子的捕获和荧光。当测量捕获离子的捕获频率时，可以证实轴向方向可以达到500 kHz，并且可以达到1.4 MHz的径向方向，从而达到最初的期望值。接下来，为了准备在离子中捕获，我们准备了一个光学系统，用于将电离激光器放射到离子陷阱中，并试图捕获离子。本研究中使用的相机中离子中的荧光波长不在灵敏度范围之内，因此将相机视为YB离子晶体中的黑暗位点，从而可以观察到实际的黑暗位点。但是，除了在离子中，黑暗位点还可能包括YB同位素和残留气离子，因此有必要估计离子晶体的陷阱频率变成深色位点的离子的质量。因此，我们仅测量了仅YB离子的陷阱频率和包含黑暗位点的离子晶体的陷阱频率，并估计了比率的黑暗位点离子的质量，并确认在质量为115的离子中被捕获为115。

项目成果

115In+/87Sr光時計周波数比計測II

115In+/87Sr光钟频率比测量二

• 发表时间: 2022
• 作者: 木原亜美;大坪望;李瑛;Nils Nemitz;蜂須英和;早坂和弘;井戸哲也
• 通讯作者: 井戸哲也