プネウム株式会社

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第102号　光周波数標準と計測

2020.07.02

(このメルマガは2020/07/02に配信されたものです。)

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光周波数標準と計測

プネウム株式会社

https://www.pneum.co.jp/note/optical_frequency_standards_and_measurements/

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光周波数標準と計測
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コロナの影響も東京ではまだ少し感染者の発生が見られますが、全国的には一応の落ち着きを見せ、自宅以外では夏でもマスクを付けるというニューノーマルが日本社会全体に浸透してきているように思われます。特効薬やワクチンが開発されるまでは、この状態を甘受セざるを得ないのが今の実情かと受け止めております。

今回のメルマガでは、「光周波数標準と計測」に関する英文の論文がありましたので、その英文と、その途中までを和訳したものを弊社のテクニカルノート内にアップしております。私達の日常の時間を決めているセシウム原子時計の正確さをチェックするための光周波数標準について説明しております。執筆者は、米国のLeo Hollberg氏ですが、2012年に量子物理学関係でノーベル物理学賞を受賞されたDavid J. Wineland氏が共同執筆者です。是非、ご一読ください。

本論文では、２つの高正確性と高安定性を持つレーザー冷却式の原子周波数標準の性能特性と周波数計測を説明します。１つは 2 次元磁気光学トラップCa 原子を使う657-nm(456-THz) リファレンスであり、もう１つはRFポールトラップで閉じ込められた一つの Hg + イオンに基づく282-nm(1064-THz) リファレンスです。非線形の極小構造と組み合わせたフェムト秒モードロックレーザーが、光モードの広くて安定したコムを生み出し、それを使って原子標準にロックされているリファレンスレーザーの周波数を計測することができます。この計測システムは主要な周波数水準 NISTＦ-１、 Cs原子泉時計を参照されております。どちらの光標準も、長期間に亘る優れた再現性に加えて、例外的な短期の不安定（１秒当たり～～5ｘ10-15）を示します。光周波数標準の将来の期待の下、本論文では、フェムト秒光周波数コムの限界と将来の必要条件とともに、現在の性能を検討します。