Makoto MORINAGA

Institute for Laser ScienceAssociate Professor
Department of Engineering ScienceAssociate Professor
Cluster III (Fundamental Science and Engineering)Associate Professor

Degree

  • 理学修士, 東京大学
  • 博士(工学), 東京大学

Field Of Study

  • Natural sciences, Semiconductors, optical and atomic physics

Educational Background

  • Mar. 1990
    The University of Tokyo, Graduate School, Division of Science, 物理学専攻
  • Mar. 1988
    The University of Tokyo, Faculty of Science, 物理学科
  • Apr. 1981 - Mar. 1984
    Musashi High School, 普通科

Member History

  • Jun. 2022 - Jan. 2023
    第43回年次大会レーザー物理・化学部門プログラム委員, レーザー学会, Society
  • Sep. 2016 - Sep. 2016
    審査員, 日本物理学会(2016年秋)第5回学生プレゼンテーション賞, Society

Paper

  • Coherent interaction of orthogonal polarization modes in a photonic crystal nanofiber cavity
    Jameesh Keloth; Kali P Nayak; Jie Wang; Makoto Morinaga; Kohzo Hakuta
    Optics express, 27, 1453-1466, 21 Jan. 2019, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • 3Dプリンタで作る2次元電動ステージ
    森永実
    分光研究, 日本分光学会, 67, 200-201, Nov. 2018, Peer-reviwed, Invited
    Scientific journal, Japanese
  • Two-mode interference in a photonic crystal nanofiber cavity
    J. Keloth; K. P. Nayak; J. Wang; M. Morinaga; K. Hakuta
    European Optical Society Biennial Meeting, 1, 2018
    International conference proceedings, English
  • Photon field in the presence of a nanofiber
    Makoto Morinaga; Ramachandrarao Yalla; Kohzo Hakuta
    Japanese Journal of Applied Physics, Institute of Physics Publishing, 54, 7, 072001-1-072001-6, 10 Jun. 2015, Peer-reviwed, The presence of a nanofiber modifies the photon field near the nanofiber. The emission of photons into a certain direction can be enhanced by placing a nanofiber near the photon emitter. We discuss the modification of the photon field by the presence of a nanofiber and evaluate the effect of emission enhancement for a realistic experimental scheme.
    Scientific journal, English
  • Wave propagation through a set of slits
    Makoto Morinaga
    OPTICAL REVIEW, 22, 1, 33-38, Feb. 2015, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Guiding of light with pinholes
    Makoto Morinaga
    Int. J. Phys. Sci., 9, 20, 444-453, 30 Oct. 2014, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Efficient Channeling of Single Photons into Single Mode Optical Fiber
    R. R. Yalla; Fam Le Kien; M. Morinaga; K. Hakuta
    CLEO QELS, QELS-2013-QF2A.3, 2013
    International conference proceedings, English
  • Efficient Channeling of Fluorescence Photons from Single Quantum Dots into Guided Modes of Optical Nanofiber
    Ramachandrarao Yalla; Fam Le Kien; M. Morinaga; K. Hakuta
    PHYSICAL REVIEW LETTERS, 109, 6, 063602, Aug. 2012, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Guiding of Waves between Absorbing Walls
    Dmitrii Kouznetsov; Makoto Morinaga
    Journal of Modern Physics, 3, 7, 553-560, Jul. 2012, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Manipulation of transverse mode of a beam by an array of opaque masks
    Makoto Morinaga
    電気学会光・量子デバイス研究会資料, OQD-10, 46-54, 15-18, Dec. 2010
    Scientific journal, Japanese
  • Measurement of fluorescence emission spectrum of few strongly driven atoms using an optical nanofiber
    Manoj Das; A. Shirasaki; K. P. Nayak; M. Morinaga; Fam Le Kien; K. Hakuta
    OPTICS EXPRESS, 18, 16, 17154-17164, Aug. 2010, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Planar Electric Trap for Neutral Particles
    Makoto Morinaga; Tetsuo Kishimoto
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 48, 9, 096505, Sep. 2009, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Antibunching and bunching of photons in resonance fluorescence from a few atoms into guided modes of an optical nanofiber
    K. P. Nayak; Fam Le Kien; M. Morinaga; K. Hakuta
    Phys. Rev. A, 79, 021801(R), Feb. 2009, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Circular Magneto-Optical Trap for Neutral Atoms
    M. Morinaga
    J. Phys. Soc. Jpn., THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 77, 10, 104402-1-3-104402, Sep. 2008, Peer-reviwed, We propose and experimentally demonstrate a novel scheme to magneto-optically trap neutral atoms in a ring shaped trap which could be used for efficient loading of atoms into a circular magnetic trap. Two sets of anti-Helmholz coils having a common center and oriented coaxially are used to generate a circle of zero magnetic field. Six laser beams of proper frequency and polarization then trap atoms onto this circle.
    Scientific journal, English
  • Efficient Probing Of Few Atom Fluorescence through the Guided Mode of an Optical Nanofiber
    K. P. Nayak; P. N. Melentiev; M. Morinaga; Fam Le Kien; V. I. Balykin; K. Hakuta
    CLEO/Pacific Rim 2007, 1, Aug. 2007, Peer-reviwed
    International conference proceedings, English
  • Optical nanofiber for manipulating and probing single atom fluorescence
    K. P. Nayak; P. N. Melentiev; M. Morinaga; Fam Le Kien; V. I. Balykin; K. Hakuta
    IQEC 2007 (Munich, Germany), 1, Jun. 2007, Peer-reviwed
    International conference proceedings, English
  • Optical nanofiber as an efficient tool for manipulating and probing atomic fluorescence
    K. P. Nayak; P. N. Melentiev; M. Morinaga; Fam Le Kien; V. I. Balykin; K. Hakuta
    OPTICS EXPRESS, 15, 9, 5431-5438, Apr. 2007, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Single Atom as a Light Coupler for a Nanofiber
    K. P. Nayak; S. Inoue; M. Morinaga; V. I. Balykin; Fam Le Kien; K. Hakuta
    Quantum Electronics and Laser Science Conference (QELS2006), 1, May 2006, Peer-reviwed
    International conference proceedings, English
  • Atom Trap and Waveguide Using a Two-Color Evanescent Field Around a Subwavelength-Diameter Optical Fiber
    Fam Le Kien; V. I. Balykin; J. Q. Liang; M. Morinaga; K. Hakuta
    The Ninth Asia Pacific Physics Conference, Oct. 2004
    International conference proceedings, English
  • Focusing ground-state atoms with an electrostatic field
    M Morinaga
    APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS, 79, 6, 679-682, Oct. 2004, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Atom trapping and guiding with a subwavelength-diameter optical fiber
    Balykin, VI; K Hakuta; F Le Kien; JQ Liang; M Morinaga
    PHYSICAL REVIEW A, 70, 1, 011401, Jul. 2004, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Application of a thin silica fiber to quantum optics: Atom trapping with a subwavelength diameter optical fiber
    K. Hakuta; V. I. Balykin; Fam Le Kien; J. Q. Liang; M. Morinaga
    LEOS Summer Topical Meeting, 27-28, 2004
    International conference proceedings, English
  • One-dimensional focusing of an atomic beam by a flat reflector
    H Oberst; M Morinaga; F Shimizu; K Shimizu
    APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS, 76, 8, 801-803, Jul. 2003
    Scientific journal, English
  • Cesium gas strongly confined in one dimension: Sideband cooling and collisional properties
    Bouchoule, I; M Morinaga; C Salomon; DS Petrov
    PHYSICAL REVIEW A, 65, 3, 033402, Mar. 2002, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • リチウム磁気トラップの蒸発冷却
    河野託也; 清水和子; 清水富士夫
    日本物理学会2001年秋季大会, 2001
    Japanese
  • Manipulation of Quantum States of Neutral Atoms
    M. Morinaga
    2nd Workshop on Laser Cooling, Hayama, JAPAN, Feb. 2000
    Japanese
  • Atom Holography
    Fujio Shimizu
    Advances in Atomic, Molecular and Optical Physics, 42, C, 73-93, 2000
    Scientific journal, English
  • Manipulation of motional quantum states of neutral atoms
    M Morinaga; Bouchoule, I; JC Karam; C Salomon
    PHYSICAL REVIEW LETTERS, 83, 20, 4037-4040, Nov. 1999, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Atom interferometers and atom holography
    F Shimizu; J Fujita; M Morinaga; T Kishimoto; S Mitake
    ATOMIC PHYSICS 16, 477, 223-233, 1999
    International conference proceedings, English
  • 原子線ホログラフィー
    森永実
    パリティ, 丸善, 14, 9, 38-44, 1999
    Scientific journal, Japanese
  • Neutral atoms prepared in Fock states of a one-dimensional harmonic potential
    Bouchoule, I; H Perrin; A Kuhn; M Morinaga; C Salomon
    PHYSICAL REVIEW A, 59, 1, R8-R11, Jan. 1999, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Atomic beam holography for nanofabrication
    J Fujita; T Kisimoto; M Morinaga; S Matsui; F Shimizu
    JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY B, 16, 6, 3855-3858, Nov. 1998, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • 原子線ホログラフィ
    藤田淳一; 森永実; 清水富士夫
    光学, 27, 268, 1998, Peer-reviwed
    Scientific journal, Japanese
  • 原子線ホログラフィ
    藤田淳一; 森永実; 岸本哲夫; 安田正美; 松井真二; 清水富士夫
    光技術コンタクト, 日本オプトメカトロニクス協会, 35, 2, 107-113, 1997, Peer-reviwed
    Scientific journal, Japanese
  • Holographic manipulation of a cold atomic beam
    M Morinaga; M Yasuda; T Kishimoto; F Shimizu
    PHYSICAL REVIEW LETTERS, 77, 5, 802-805, Jul. 1996, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • Manipulation of an atomic beam by a computer-generated hologram
    J Fujita; M Morinaga; T Kishimoto; M Yasuda; S Matsui; F Shimizu
    NATURE, 380, 6576, 691-694, Apr. 1996, Peer-reviwed
    Scientific journal, English
  • 原子線ホログラフィー
    森永実; 藤田淳一; 松井真二; 清水富士夫
    応用物理, 65, 9, 912-918, 1996, Peer-reviwed
    Scientific journal, Japanese
  • ELECTRIC TRAPPING OF NEUTRAL ATOMS - STABILITY THEORY
    M MORINAGA; F SHIMIZU
    LASER PHYSICS, 4, 2, 412-415, Mar. 1994
    Scientific journal, English
  • ELECTRIC TRAPPING OF NEUTRAL ATOMS
    F SHIMIZU; M MORINAGA
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS & EXPRESS LETTERS, 31, 12A, L1721-L1723, Dec. 1992
    Scientific journal, English
  • OBSERVATION OF THE CA 4S1S0-4P3P1 TRANSITION IN CONTINUOUS FREE-FALLING COLD ATOMIC FLOW FROM AN ATOM TRAP
    T KUROSU; M MORINAGA; F SHIMIZU
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS, 31, 3A, L273-L275, Mar. 1992, Peer-reviwed
    Scientific journal, English

MISC

  • 冷却原子と相関計測
    森永 実
    2011, 素粒子論研究, 118, D187-196, Japanese, Introduction other
  • 原子波光源としてのレーザ冷却技術
    森永実
    Mar. 2006, 光技術動向調査報告書, 389-392, Japanese, Introduction other
  • Atom spinning around an optical fiber: Bound states and guiding
    V. I. Balykin; V. I. Balykin; Fam Le Kien; J. Q. Liang; M. Morinaga; K. Hakuta
    01 Jan. 2004, OSA Trends in Optics and Photonics Series, 97, 275-276, 1094-5695, 33645299835

Books and other publications

  • レーザー冷却がひらく原子波の世界
    共著
    Japanese, Joint work, パリティブックス、丸善, 2003
  • レーザーの科学
    レーザー技術総合研究所
    Japanese, Joint work, 新しい原理に基づくレーザー:原子波レーザー, 丸善, Sep. 1997

Lectures, oral presentations, etc.

  • 結合効率の高いテーパード光ファイバーチップの作製
    原輝斗; 霍洋克; 森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会 第79回年次大会
    16 Sep. 2024
    16 Sep. 2024- 19 Sep. 2024
  • 微小発光体と結合させるためのテーパードファイバーチップの作製と評価
    相馬康人; 森永実
    Oral presentation, Japanese, レーザー学会学術講演会第43回年次大会
    20 Jan. 2023
  • 微小発光体と結合するテーパー状光ファイバーチップの試作
    森永実; 齊藤樹征; 相馬康人
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会第77年次大会, Domestic conference
    17 Mar. 2022
  • 微小発光体と結合する光ファイバーチップの最適形状とその製作
    森永実; 相馬康人; 齊藤樹征
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会第76年次大会, Domestic conference
    14 Apr. 2021
  • 単一発光体と結合したテーパー状光ファイバーの作製と評価
    大草聖也; 森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会, Domestic conference
    16 Mar. 2020
  • CAVITY QUANTUM OPTICS BASED ON OPTICAL NANOFIBERS
    Makoto Morinaga; J. Keloth; K.M. Shafi; R.R. Yalla; K.P. Nayak; J. Wang; Kohzo Hakuta
    Invited oral presentation, English, THE 10th INTERNATIONAL CONFERENCE ON PHOTONICS & APPLICATIONS (ICPA-10), Invited, Institute of Physics, Vietnam Academy of Science and Technology, Vietnam Physical Society, Ha Long City, Vietnam, https://www.iop.vast.ac.vn/activities/HNQHQP_ICPA/10/index.html, International conference
    12 Nov. 2018
  • Two-mode interference in a photonic crystal nanofiber cavity
    Keloth, Jameesh; Nayak, Kali Prasanna; Wang, Jie; Morinaga, Makoto; Hakuta, Kohzo
    Oral presentation, English, European Optical Society Biennial Meeting (EOSAM) 2018, International conference
    09 Oct. 2018
  • Guiding of Wave with Opaque Masks
    Makoto Morinaga
    Oral presentation, English, 3rd International Conference on Microwave and Photonics (ICMAP 2018) IEEE Xplore DOI: 10.1109/ICMAP.2018.8354631, International conference
    09 Feb. 2018
  • Single Quantum Dots on an Optical Nanofiber at Cryogenic Temperature
    K. M. Shafi; W. Luo; R. R. Yalla; M. Morinaga; K. Hakuta; K. Iida; E. Tsutsumi; A. Miyanaga
    Oral presentation, English, The Irago Conference 2017, International conference
    02 Nov. 2017
  • ピンホール列による光のガイド IV
    森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集,2016年秋季大会, Domestic conference
    Sep. 2016
  • ピンホール列による光のガイド III
    森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集,2014年秋季大会, Domestic conference
    Sep. 2014
  • ピンホール列による光のガイド II
    森永実; 藤井隆太朗
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集,第69回年次大会, Domestic conference
    Mar. 2014
  • Efficient channeling of single photons into single mode optical fiber
    Ramachandrarao Yalla; Fam Le Kien; M. Morinaga; K. Hakuta
    Oral presentation, English, CLEO2013 IEEE Xplore DOI:10.1364/CLEO_QELS.2013.Q, International conference
    10 Jul. 2013
  • ピンホール列による光のガイド
    森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会,第68回年次大会
    Mar. 2013
  • Planar Chip for Electric Levitation of Neutral Particles
    Makoto Morinaga
    Public symposium, English, ICOLS2009, ICOLS2009, Kussharo
    Jul. 2009
  • 平面電極構造による中性粒子のAC電場トラップ
    森永実; 岸本哲夫
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集,日本物理学会
    Mar. 2009
  • Coherent reflection of slow metastable rare gas atoms from a solid surface
    M. Morinaga
    Invited oral presentation, English, Workshop on Quantum Reflection, ITAMP, Cambridge, MA, USA, International conference
    Oct. 2007
  • Optical Nanofiber as an Efficient Tool for Exploring Atom-Surface Interaction : Towards Manipulation of Atoms and Photons using Optical Nanofibers
    Kali Nayak; Manoj Das; M. Morinaga; V. I. Balykin; Fam Le Kien; K. Hakuta
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集
    Sep. 2006
  • リング型磁気光学トラップIII
    森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集
    Mar. 2006
  • ナノファイバーによる原子と光の操作
    K.P. Nayak; 井上卓; 森永実; V.I. Balykin; 白田耕藏
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集
    Mar. 2006
  • サブミクロン光ファイバーによる自然放出の制御
    Fam Le Kien; Kali Nayak; S; Dutta Gupta; 森永実; 白田耕藏
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集
    Sep. 2005
  • Circular magneto-optical trap for neutral atoms
    M. Morinaga
    Public symposium, English, ESF Research Conference on Bose-Einstein Condensation, ESF, Sant Feliu de Guixols (Costa Brava), Spain
    Sep. 2005
  • リング型磁気光学トラップII
    前田知里; 清水和子; 森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集
    Mar. 2005
  • リング型磁気光学トラップ
    森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集
    Sep. 2004
  • 直径が波長以下の光ファイバーの応用:近接場による原子トラップ
    梁佳旗; 井上卓; Fam Le Kien; V. I. Balykin; 白田耕蔵; 森永実
    Oral presentation, Japanese, 日本物理学会講演概要集
    Sep. 2004
  • Control of Quantum States of Atoms in a Dipole Trap
    M. Morinaga
    Others, Japanese, Seminar on Atomic Physics, NIST, Gaithersburg, MD, U.S.A.
    Dec. 1999
  • Manipulation of Quantum States of Neutral Atoms
    M. Morinaga
    Public symposium, English, Cooperative Effects on Photo-Controlled Systems; ERATO WORKSHOP, ERATO, Tucson, Arizona, U.S.A
    Nov. 1999

Courses

  • 現代レーザー分光学特論
    The University of Electro-Communications
  • 現代レーザー分光学特論
    The University of Electro-Communications
  • 現代レーザー分光学特論
    電気通信大学
  • UEC passport program A
    The University of Electro-Communications
  • UECパスポートプログラムA
    電気通信大学
  • UEC passport seminar
    The University of Electro-Communications
  • UECパスポートセミナー
    電気通信大学

Affiliated academic society

  • 日本物理学会

Research Themes

  • テーパー状光ファイバーチップを用いた単一光子源の開発
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
  • Wave guiding with pinholes
    Makoto Morinaga
    Principal investigator
    21 Oct. 2015 - 31 Mar. 2018
  • Manipulation and Control of Atoms Using Nanofiber Evanescent Field
    HAKUTA Kohzo; FAMLE Kien; MORINAGA Makoto
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, The University of Electro-Communications, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), 光波長の約1/2の直径の極細光ファイバー(ナノ光ファイバー)により原子と光子を操作する方法について実験及び理論の両面から研究を行った。原子としてレーザー冷却したセシウム原子を用い、ナノ光ファイバーにより原子の自然放出は操作・制御できることを実証した。自然放出光は自由空間と大きく異なり、ファイバーの伝播モードへ効率良く放出される。また、単一から少数個の原子の量子光学的振舞いを光子相関計測により系統的に研究した。更に、原子表面相互作用の高精度計測にも道を拓いた。, 18340119
    2006 - 2008
  • Investigation of the quantum reflection of atoms on a solid state surface
    SHIMIZU Kazuko; TAKEDA Mitsuo; MORINAGA Makoto
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, University of Electro-Communications, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), We studied the quantum reflection of the metastable helium atoms on a flat polished silicon surface. We measured the reflectivity as a function of the normal incident velocity component between 3 and 30 cm/s, and confirm that on a flat surface the reflection of atoms is caused by the attractive van der Waals potential. In our case the atoms are mainly reflected in a region where the retardation effect leads to a potential of the approximate form, U(z)=-C_4/z^4 where z is the distance from the surface. We also studied the reflection and diffraction on surface structures consisting of parallel narrow ridges. The structure consists of wall-like ridges at a distance of L=5μm and with a width at the top of l=100nm. We observed on this structure an increase of the reflectivity by two orders of magnitude, exceeding 10% for normal incident velocities below about 25cm/s. At grazing incidence even fast atoms of 100m/s can be reflected very efficiently at such a surface structure. In order to quantitatively describe our data, we have developed a theoretical description of the reflection and scattering of atomic waves from our surface structures. As a first approximation we can assume that the van der Waals constant is reduced by a factor l/L, where l is the size at the top of the ridges and L the distance between the ridges. The reflectivity on the ridges structures then follows immediately from the scaling law of the quantum reflection. Deviations appear when the ratio l/L is very small. In the limiting case of l/L→0, i.e. of idealized thin ridges, a new interesting effect can be observed: The atomic wave is reflected due to the Fresnel diffraction at the array of ridges., 16340116
    2004 - 2006
  • Atom Optics (Technical Application of Laser Cooling)
    SHIMIZU Fujio; NAKAGAWA Ken-ichi; SHUNIZU Kazuto; MORINAGA Atsuo; SHIRAHAMA Keiya; MORINAGA Makoto
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, The University of Electro-Communications, Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, We have worked in three areas of atom optics. (1)The development of atom optics components by Shimizu's group, (2)the study of atom chips with Rb BEC by Nakagawa's group, and (3)atom interferometries by Morinaga's group. (1) Various components were demonstrated by using an ultra-cold metastable neon atomic beam. The focusing of an atomic beam with a static electric lens, arbitrary patterning of an atomic beam with a transmission type hologram made of SiN thin film were demonstrated. By depositing electrodes on the hologram of the SiN film we demonstrated real time control of holographic image of atoms. The group also experimentally verified quantum reflection on a solid surface for the first time. Furthermore, they found mat the reflectivity can be improved remarkably by modifying me slid surface. This result was applied to make a reflective type hologram, beam splitter and one dimensional focusing lens. (2) Nakagawa's group developed a rubidium BEC (the third in this country). Loading of atoms from BEC in mind, they constructed an atom chip consisting of miniature wires carrying current to guide and trap atoms. Preliminary experiment of loading laser cooled atoms was verified. The group also worked on a rubidium atom interferometer that is aimed to measure gravity G constant. (3) Morinaga's group studied on a thermal calcium atom interferometer and a laser cooled sodium atom interferometer. With calcium they measured Aharonov-Casher phase shift with an accuracy better than 3%. With sodium they demonstrated time-domain multiple interferometer that had a finesse better than 100., 11216202
    1999 - 2002
  • 電場による原子結像系の開発
    森永 実
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 東京大学, 奨励研究(A), 原子のレーザー冷却の技術が発展する中、原子光学の実現に向けて原子結像系の開発が急がれているが、いまだ実用化に到っていない。 我々は昨年夏世界に先駆けて原子線による像再生「原子線ホログラフィー」に成功したが、原子結像系を用いなかったため、いわばレンズを使ったカメラに対するピンホールカメラのようなもので、その解像度は低く再生した像は1文字「F」という簡単なものであった。 そこで当初の計画とは多少異なるが、ホログラム自体に凸レンズの機能を組み込むことを行った。すなわちホログラムのパターンを計算する際に入射する原子波を球面波であり、またスクリーンが有限の距離にあることを考慮に入れ、別途の結像系を用いることなくても一点から出射した原子がスクリーン上でシャープな像を結ぶように設計したのである。このことにより長さ0.7mm、解像度50ミクロン程度の3文字の像再生に成功した。また近々20文字程度の像再生が可能となる予定である。 ところでこのようにして得られる再生像の解像度は、理論的な検討を行った結果ホログラムのパターンのピッチ程度よりは良くならないことが判った。これはこの方法では回折せずに透過してくる原子による0次のスポットが有限の大きさを持ちホログラムをスクリーンに近づけることを妨げるために、開口指数NAを大きく取れないからである。折角原子は波として短い波長を持つのであるからこれは残念である。そこでこれを回避するためにホログラムと電場による結像系を併用する像再生の実験を計画している。, 07740345
    1995 - 1995
  • AC電場による3次元中性原子・分子トラップ
    森永 実
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 東京大学, 奨励研究(A), 本研究の目的は、AC電場を用いて中性粒子を種類を問わずトラップすることである。 理論面ではその安定性について我々は既にある程度解析を行っていたが、それらは安定度を定量的に評価するために、線形化した運動方程式を用いていた。AC電場を用いた中性粒子のトラップのポテンシャルは既ねRFイオントラップとのアナロジーが成り立つが、前者の場合、後者と異なり電極の形状を工夫しても非線形項を完全に取り除くことは原理的に不可能である。そこで非線形項の小さい電極形状を考察するとともに、非線形項も含めた完全な運動方程式を用いて安定性の解析を行った。非線形項を含めると解が本質的に不安定になることが密かに心配されたが、解析の結果定性的には線形化した場合と同様の結果を得た。ただし、非線形項を含めると解の安定領域はある程度狭くなる。 実験の法であるが、光磁気トラップ(MOT)から落ちてくるSr原子に下から^1S->^3Pの弱い遷移の光をあて、等速度でその下に置いたAC電場トラップの中にロードするというのが当初の計画であったが、ロードされる原子の絶対数が少ないこと(数10個/秒)と観測にも使っている弱い遷移が「弱い」(自然幅約 600Hz)こともありトラップを観測するには至っていない。今後ロードする原子数を増やすとともに、弱い遷移を観測する際の立体角を大きくする努力が必要と思われる。, 05740267
    1993 - 1993
  • 原子ジャイロスコープの試作
    清水 富士夫; 森永 実
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 東京大学, 試験研究(B), ジャイロ干渉計の位相感度は2mωS/hで与えられるので、干渉計が囲む面積Sを大きくすることが望ましい。また、将来実用化されるためには、信頼性が高い半導体レーザーが使える方がよい。これらのことを考慮して、我々が今まで研究してきたNeの代りにArを用いた干渉計を試作することにし、設計を行った。Sを大きくするため、ダブルスリットに代えて回折格子をビームスプリッターとする干渉計を組むことにした。回折格子の採用は、我々が開発した静電的な原子レンズ利用や、ビーム合成時に同じ回折格子を使ってパターンマッチングによる干渉の検出が出来るため、今までよりはるかに検出原子数を大きくすることが出来ると結論された。実験は、他の研究と干渉しないように独立した真空装置を組み立てたため、若干予定より遅れているが、現在、2μmピッチの回折格子による回折実験に成功し、目下、ビームの合成実験を行う段階である。, 05555022
    1993 - 1993