中空コアファイバ中の魔法波長光導波路を使った原子干渉計の開発

空心光纤魔波长光波导原子干涉仪的研制

• 批准号: 18J21958
• 负责人: 高橋 忠宏
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21958/
• 关键词: 量子エレクトロニクス; 中空コアファイバ

ファイバ内における光双極子ポテンシャルの均一性を，空間分解分光によって評価するという新しい手法を確立した．この手法は今後のファイバ内原子干渉計実現に向けた重要な要素技術となる。この手法を援用し，中空コアファイバ内の光双極子ポテンシャルが不均一であることが分かった。これは，中空コアファイバ内で原子干渉計を実現するための課題を明らかにしたという点で大きな意味のある成果である。中空コアファイバ内部の光導波路の不均一性の解決策として，リング型光共振器を用いることに可能性を見出した。本実験のためには，冷却原子を生成するための冷却用光源及び，真空装置が必要であり，その真空装置の中で長距離に及ぶ光導波路を構成し，導波路中の原子の内部状態を観測することが求められる。このような実験を実現するために，立体角の大きな長方形型の真空窓や長距離での磁場の均一性を確保した装置を設計し，装置の立ち上げを行なった。立ち上げた装置を用い，冷却原子の生成実験を行なった。一度に多数の原子を捕獲できるという長距離光導波路の長所を活かすために，光導波路に連続的に原子を注入できる新しい冷却機構の開発に取り組んだ。原子内の多数遷移を駆使した原子冷却を設計することで，これまで間欠的にしか生成することができなかった極低温原子集団を，連続的に生成することに成功した。完全に連続動作させるためには，準安定状態の磁気光学トラップが必須であることを明らかにした上，光周波数コムを用いて安定化された光源の立ち上げを行った。このように，冷却原子の生成実験まで完了させることができ，原子干渉計実験に使用できる見通しを得たという点では，ある程度進展していると言える。

已经建立了一种新方法，以评估使用空间分辨光谱法在纤维中光偶极电位的均匀性。该方法将成为未来实现纤维原子干涉仪的重要元素技术。使用此技术，发现空心芯纤维内的光学偶极电势是不均匀的。这是一个重大成就，因为它揭示了在空心核纤维内实现原子干涉仪的挑战。我们发现有可能使用环形光学谐振器作为空心芯纤维内光学波导的不均匀性的解决方案。对于此实验，需要一个冷却光源和真空设备来产生冷却原子，并且有必要在真空设备中构造远程光学波导，并观察波导中原子的内部状态。为了实现这种实验，我们设计了一个具有较大实体角度的矩形真空窗口和一个设备，可确保磁场在长距离内均匀，并启动了设备。使用启动的设备，我们进行了一个实验来生成冷却原子。为了利用远距离光学波导的优势，该波导可以立即捕获多个原子，我们致力于开发一种新的冷却机构，该机构允许将原子连续植入光学波导中。通过设计充分利用原子中众多过渡的原子冷却，我们成功地生成了极低低温的原子基团，直到现在才能间歇性生成。据透露，亚稳态磁陷阱对于完全连续的操作至关重要，然后使用光学频率梳子启动了稳定的光源。可以说，已经取得了一些进展，因为可以完成生成冷却原子的实验，并且已经获得了可以用于原子干涉仪实验的实验。

项目成果

中空コアファイバ中での1S0-3P0時計遷移の空間分解分光

空心光纤中 1S0-3P0 时钟跃迁的空间分辨光谱

• 发表时间: 2018
• 作者: Tomoya Akatsuka,Koji Hashiguchi;Tadahiro Takahashi;Noriaki Ohmae;Masao Takamoto and Hidetoshi Katori “Optically guided atom interferometer tuned to magic wavelength”;高橋 忠宏，三浦 彰太，香取秀俊;高橋忠宏，高本将男，香取秀俊
• 通讯作者: 高橋忠宏，高本将男，香取秀俊

Design of a continuously operated optical lattice clock with novel cooling schemes’

具有新颖冷却方案的连续运行光学晶格钟的设计

• 发表时间: 2018
• 作者: A. Hinton;S. Miura;T.Takahashi;M. Takamoto;H. Katori
• 通讯作者: H. Katori

5p5p 3P2 準位における超微細構造定数の測定

5p5p 3P2水平超精细结构常数的测量

• 发表时间: 2019
• 作者: Tomoya Akatsuka,Koji Hashiguchi;Tadahiro Takahashi;Noriaki Ohmae;Masao Takamoto and Hidetoshi Katori “Optically guided atom interferometer tuned to magic wavelength”;高橋 忠宏，三浦 彰太，香取秀俊
• 通讯作者: 高橋 忠宏，三浦 彰太，香取秀俊

Three-stage laser cooling of Sr atoms using the 5s5p $^3P_2$ metastable state below Doppler temperatures

使用低于多普勒温度的 5s5p $^3P_2$ 亚稳态对 Sr 原子进行三级激光冷却

• DOI: 10.1103/physreva.103.023331
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Tomoya Akatsuka,Koji Hashiguchi;Tadahiro Takahashi;Noriaki Ohmae;Masao Takamoto and Hidetoshi Katori “Optically guided atom interferometer tuned to magic wavelength”
• 通讯作者: Masao Takamoto and Hidetoshi Katori “Optically guided atom interferometer tuned to magic wavelength”

Atom Interferometry with the Sr Optical Clock Transition Inside an Optical Guide

原子干涉测量法与光导内的 SR 光时钟跃迁

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Takahashi;T. Akatsuka;and H.Katori
• 通讯作者: and H.Katori