一つのテーマの全体を通して遂行するには様々な力が必要

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1 一つのテーマの全体を通して遂行するには様々な力が必要
Ｒｂ 原 子 の 誘 導 ラ マ ン 分 光 ・担当教員:　熊倉　光孝　（工学研究科物理工学専攻）　　 ・受 講 生 :　平井　裕也　（工学研究科物理工学専攻　Ｍ１）　　 ・実施期間：　2011年度　前期　（ ２ 単位 ） 1．　目　的 Rb 原子の磁気副準位構造を対象にした誘導ラマン分光の実習 ・ 大学院で学ぶ原子物理やレーザー光学などの基本を実地に確認 ・ レーザー分光についての現代的な知識・技能を習得 現代の分光学 レーザーのコヒーレンスや高い輝度 誘導ラマン分光 基本的な２光子過程 非線形分光法 基礎を学習するのに最適 　・ 多準位間の結合 　・ 緩和の効果 ・ 前期１５回 　　 　　　夏休み、後期にも一部実施 ・ 毎週金曜日５時間ほど １時間を教員とともに、後は自分で ・ 実施状況 　　　 参考論文の調査　　　　　　　レビュー 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　・ 具体的な測定法の検討 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ・ 実験条件の吟味 　　　 実験方法の考案　　　　　　　 　　　　 ・ 実験条件の設定　 　　　　 ・ 装置構成　　　　　　　必要な物品の割り出し 　　　 装置の設計・製作 （ソレノイド、ホルダー他）　機材の準備 （光学素子など） 　　　 全体の組み立て、アライメント 　　　 分光計測 ２．　実施方法・経過 ３．　実験の概要 85Rb （Ⅰ= 5 / 2 ） 5s 2S1/2 2 3 5p 2P3/2 F 4 1 Energy 213 MHz ３.2 GHz 3.0 GHz m -1 Pump光 780 nm Probe光 磁場 10G σ－ 18.8 MHz -2 σ＋ Optical pumping ４．　装置の概略図 ６．　実験結果 ５．　実験装置 自作ソレノイド電磁石 音響光学変調器 レンズ ミラー λ/2 板 λ/４ 板 偏光ビーム スプリッター 光検出器 ・ Probe光 ： ～10μW/mm2 （～I sat ）の周波数シフトを時間掃引 ・ Pump光 ： ～ 10 mW/mm2 （ ～1000 I sat ）を500 Hz (duty 50%)でswitching 外部共振器型 周波数安定化 レーザー光源 λ/ 2 板 偏光ビーム スプリッター ミラー アイソレータ fL = f F=1→F= GHz ⊿ = 2×80 MHz ⊿ = 2×（50～100） MHz λ/ 4 板 レンズ f＝200 mm f＝150 mm 音響光学変調器 光検出器 オシロスコープ 自作ソレノイド電磁石(～10 Gauss) Rb 原子蒸気セル Rb + Ne (6 Torr) Pump Probe Pump + Probe Sweep time (ms) Probe Laser Power (arb. Units) Frequency shift Laser off 　ｆ probe – f pump (MHz) ‐10 -20 ‐30 30 20 10 ・ 透過probe光が数倍増加 ： 増加量は透過光量に非線形（F=2へのpump rate が律速） ・ pump 光による m = 2 へのpumping （透過光量の減少） が見られていない　　 　　　 　 誘導ラマン効果 強いPump光によるＡＣ Stark シフト ⇒ 広い共鳴線幅 7．　まとめ 〔物理工学専攻の学生〕 　・ 電子計測・エレクトロ二クスの実際的な知識が必要　　　　　 なじみが薄い 　・ 電磁気学に基づく磁場のシミュレーション 　　 ソレノイドコイルの製作、部品の工作　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ・ 教科書的なものが無い ・ 実験条件の設定に実際的な知識が必要　　　　 学生にとっては手を付けにくい 参考論文を探すことから 装置の自作、測定まで 一つのテーマの全体を通して遂行するには様々な力が必要 学生にとっては非常に良い経験　　 比較的スムーズ このテーマを通して非線形レーザー分光の基礎を学習 　　・ スペクトル線幅（ドップラー線幅、衝突線幅、power broadening） 　　・ 緩和現象（光ポンピング）、AC Stark shift ８．　経費の使途 ・ 配分額　：　２０８，２３３ 円 ・ 使用内訳 波長板（λ/ 2 板, λ/ 4 板）　　　２ 個　　　　１４１，５５８　円 Rb 原子蒸気セル　　　　　　　 　１ 個　　　　　６６，６７５ 円 　　　　　　　総　　　額　　　　　　　　　　　 　　２０８，２３３ 円 ９．　受講生の感想 　Rb原子の誘導ラマン分光実験を通して、実験の難しさや、やりがいを感じました。実験装置の配置方法や、レーザー光の偏光方向、必要な磁場の供給方法などの数多くの問題がありました。その都度、文献や資料を探し問題を解決することで、レーザー分光の知識や、技能を習得することができました。