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極低温 KRb 分子の 誘導ラマン断熱遷移

平成 21 年　日本物理学会第 64 回年次会　 29pSD-4. 極低温 KRb 分子の 誘導ラマン断熱遷移 . 東大工 A ， JST, ERATO B ，東大理 C 林正泰 A 　赤松大輔 A 　相川清隆 A 　森圭輔 A 上田正仁 B, C 　井上慎 A, B. 本研究の背景. 電気双極子　　. 極性分子　. 原子　. 衝突相互作用　. ・長距離 (1/r 3 ) かつ異方的相互作用　. ・振動基底分子は大きな電気双極子をもつ　. →原子気体とは異なる物質相が探索できる　　　. 41 K . 87 Rb . 41 K . 87 Rb . エネルギー.

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極低温 KRb 分子の 誘導ラマン断熱遷移

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  1. 平成21年　日本物理学会第64回年次会　29pSD-4 極低温KRb分子の誘導ラマン断熱遷移 東大工A，JST, ERATOB，東大理C 林正泰A　赤松大輔A　相川清隆A　森圭輔A 上田正仁B, C　井上慎A, B

  2. 本研究の背景 電気双極子　　 極性分子　 原子　 衝突相互作用　 ・長距離(1/r3)かつ異方的相互作用　 ・振動基底分子は大きな電気双極子をもつ　 →原子気体とは異なる物質相が探索できる　　　

  3. 41K 87Rb 41K 87Rb エネルギー Feshbach分子 120 THz 振動基底状態分子　 核間距離 極低温極性分子の作り方　 1. 極低温混合気体(41K,87Rb)を用意する 2. Feshbach共鳴を使って 浅く束縛した分子(KRb)を作る 3. 誘導ラマン断熱遷移(STIRAP) 　　　　を使って振動基底状態分子を作る

  4. 効率　　理論上100 ％ 強度Ω～Γでも可能　 低強度のレーザーでも可能 さらに、加熱もない STIRAPとは？ Pump Stokes ただしSTIRAPでは、光源の発振線幅が狭いことが必要不可欠

  5. 必要となる条件 　　　　断熱条件 τ >> π2Γ/Ωeff2 Γ = 2π×10 MHzΩeff = (Ωs2 +Ωp2)1/2 τ:実験時間 Ωeff = 2π×5 MHz とすると、　　 ( 計算から ～ 10 mW ) τ断熱= 10 π2Γ/Ωeff2 = 6.3 μs 90 % の移行効率 δlinewidth < 1 / τ断熱≈ 30 kHz 2本のレーザーのゆらぎが 30 kHz 程度以下であればよい　

  6. Cavityによる線幅の狭窄化 ２本の違う波長の線幅細いレーザー必要 Cavity の役割 1. 線幅の狭窄化　1 MHz → 30 kHz 2. 絶対周波数の安定化　 Transfer Cavity を安定にする ・熱膨張率が小さいInvarを使用 ・真空槽に挿入 ・振動対策　 etc.

  7. P 周波数安定化システム 794.74 nm 794.46 nm STIRAP STIRAP Transfer Cavity … 1.5GHz AOM ECDL Ti:S FWHM～42 kHz 30 kHz 以下 AOM feedback ω Cavity STIRAP

  8. + + + Channeltron -2kV Ω= 0+ + + + Pump Stokes Amp v”=91 v”=90 41K87Rb C-MOT laser LD (Pump) and Ti:S (Stokes) Pulse laser F I Ti:S (cleaning ) F PA laser I

  9. ) 実験結果 Ionization sweep 100 kH/s Pump Stokes n” = 91 n” = 90 Power : 13mW Diameter : 400 mm →　遷移効率　75%

  10. 冷却分子の超微細構造分光 Ionization Pump Stokes n” = 91 n” = 90

  11. まとめ 130 GHz 120 THz ・極低温異核二原子分子の振動準位間の状態遷移に成功 ・高効率の状態遷移に成功 ・緩く束縛された分子の超微細構造分光に成功 展望 ・周波数差が大きい状態間の遷移のために、 絶対周波数の安定化が必要 →振動基底状態の分子の実現が可能 ・観測された超微細構造準位のアサインメント

  12. 以下、付録

  13. STIRAPと他の方法との比較 SEP (Stimulated Emission Pumping) STIRAP (STImulated Raman Adiabatic Passage) 効率　　理論上100％ 効率　　最高で25パーセント　　 強度Ω～Γでも可能　 強度Ω>>Γ 高強度のレーザーが必要 低強度のレーザーでも可能 さらに、準位選択性に乏しい さらに、加熱もない ただしSTIRAPでは、光源の発振線幅が狭いことが必要不可欠 Jeremy M. Sage, et al., 94, 203001 (2005)

  14. 50 + + 40 + 30 Ion Counts (a.u) 20 10 0 604.0 604.2 604.4 604.6 604.8 605.0 Pulse laser wavemeter (nm) 光会合された分子の観測 v”=91 v”=93 v”=90 v”=92 異なる下準位を独立に観測可能

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