Products Home二色性原子気体分光用キット
- Ideal for Laser Locking or Teaching Labs
- Rubidium or Potassium Vapor Cells Available Separately
SKDAV
(Breadboard Sold Separately)
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GC25075-RB
Rubidium Vapor Cell
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| Spectroscopy Systems Selection Guide |
|---|
| Dichroic Atomic Vapor Spectroscopy (DAVS) Systems |
| Saturated Absorption Spectroscopy (SAS) Systems |
| Specifications | |
|---|---|
| Long-Term Stability | < 2 MHz (RMS) |
| Required Input Power | ~100 µW |
| Input Fiber Terminationa | FC/PC |
| Wide Capture Range | ~500 MHz |
| Detector Bandwidth | 1 MHz |
| Detector Output Range | ±10 V |
| Reference Cell Temperature | 50 °C (Max) |
特長
- 二色性原子気体分光(DAVS)システム、原子遷移線へのレーザ周波数安定化用
- 偏波保持ファイバ結合型のセットアップ
- 周波数可変レーザの周波数安定化や教育実験用に適した製品
- ブレッドボード、温度コントローラ、周波数可変レーザは別売りです。また下記のガスセルは日本では販売しておりませんのでご了承ください。
二色性原子気体分光用キットSKDAV/Mは、コンパクトなファイバ結合型の二色性原子気体分光法(DAVS)のセットアップを構築するためのキット一式です。広いキャプチャ範囲、低消費電力、急峻な信号勾配といった特性により、周波数可変レーザの周波数を安定にロックするためのシステムとしてご利用いただけます。またこのキットでは、原子遷移におけるゼーマン効果の学習にもご利用いただけます。
このキットは標準品の光学素子やメカニクスに加え、取り付け可能なカスタムコンポーネントを用いて組み立てることができるように設計されています。そのため、当社のほかのケージシステムやレンズチューブとの組み合わせも容易です。セットアップ全体は250 mm x 300 mmのブレッドボード(型番MB2530/M、別売り)1枚に収まります。SKDAV/Mに含まれているコンポーネントやサブシステムのリストは「キット内容」タブをご覧ください。
なお、このキットにはガスセル用ヒータは含まれていますが、温度コントローラは別売りになっていますのでご注意ください。また下記のガスセルは日本では販売しておりませんのでご了承ください。ご質問などは当社までお問い合わせください。キットのセル用ヒータにお使いいただける温度コントローラとしては、ヒータ＆温度コントローラTC300Bを別売りでご提供しております(下記参照)。また当社では、ガス吸収分光用ヘリオットセルもご用意しております。
二色性原子気体分光法
二色性原子気体分光法(DAVS)では、レーザ周波数のロック用信号を生成するためにゼーマン効果を利用します。レーザ光の伝搬方向(縦方向)に沿って弱い磁場を設定し、ルビジウムガスセルをその中に設置します。原子遷移線がゼーマン分裂すると、偏光状態に依存して吸収線のピーク位置(共鳴周波数)がシフトします。ここでは、2種類の偏光状態を利用して、レーザの周波数(波長)をロックします。二色性原子気体分光法(DAVS)の詳細は「二色性原子気体分光法とは」タブをご覧ください。
カスタマイズについて
この分光キットは、ユーザ側でフィードバック機構をご用意いただければ、ほとんどの波長可変レーザにご利用いただけます。標準品の分光キットは、レーザ光を偏波保持ファイバから出射するタイプの光源用に設計されていますが、自由空間光を入射できるキットもご提供可能です。カスタマイズについては当社にお問い合わせください。
二色性原子気体分光(DAVS)用キットの内容
当社の二色性原子気体分光(DAVS)用キットには、以下のサブシステムが含まれています。
セットアップ全体は250 mm x 300 mmのブレッドボード(型番MB2530/M、別売り) 1枚に収まります。Table 2.1ですべてのコンポーネントのリストをご覧いただけます。
| Table 2.1 SKDAV(/M) Kit Components |
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レーザ光入射用ファイバ結合部と偏光子
ファイバ結合部はファイバーコリメータF220FC-780とケージシステムのコンポーネントで構成されています。コリメータはFC/PCコネクタ付き偏波保持ファイバ(別売り)からの入射光をコリメートします。ルビジウム用には、パッチケーブルP1-780PM-FC-5のご使用を推奨します。自由空間光を入力したい場合は、当社までご連絡いただければ、ファイバーコリメータや取付け機構を含まないキットの見積もりを致します。
コリメートされた入射光は、偏光純度を確実にするために、方解石製グランレーザ偏光子を通過させます。ファイバーコリメータも偏光子も当社のケージシステム用マウントと組み合わせてお届けしますので、お客様が30 mmケージシステムを利用して他のコンポーネントを取り付けることも可能です。
ガスセル用ヒータ＆磁石
このアセンブリは、ガスセル用ヒータGCH25-75と、DAVS用キット専用の永久磁石アセンブリで構成されています。両方の磁石の中心にはレーザ光を通過させるための穴があり、それらはヒータに付属するケージシステム用ERロッドを用いてガスセル用ヒータに取り付けられます。磁石は簡単に取り外せるため、通常の吸収スペクトルとDAVスペクトルのどちらかの測定方法を選択することができます。
なお、SKDAV/Mには、GCH25-75用の温度コントローラは含まれておりませんのでご注意ください。また、下記のガスセルは日本では販売しておりませんのでご了承ください。 当社ではガスセル用ヒータにご使用いただけるヒータ＆温度コントローラTC300Bを別売りでご用意しております。
出射部プリズム
ガスセルと磁石アセンブリを通過したレーザ光は、2つの逆方向に回転する円偏光で構成されています。これらの光は、それぞれ低周波側(red-shifted)または高周波側(blue-shifted)にシフトした周波数で吸収されます（詳細は「二色性原子気体分光法とは」タブを参照)。各円偏光は、ゼロオーダ1/4波長板WPQ05M-780で、それぞれ直交する直線偏光に変換されます。これらの2つの直線偏光成分は、ウォラストンプリズムWP10-Bにより、分離角20°で分離されます。
2つの偏光光学素子は、30 mmケージシステム用回転マウントに取り付けられています。1/4波長板はCRM1PT(/M)に直接取り付けられており、プリズムはCRM1(旧製品)を使用して取り付けられています。CRM1PT(/M)にはマイクロメータが付いており、波長板を微調整できます。そのためロック周波数の精密な調整が可能です。ケージシステムとSM1レンズチューブマウントを使用しているため、実験のニーズに応じて光学素子やメカニクス部品の追加が容易にできます。
Figure 2.2 二色性原子気体分光システムのビーム経路図ミラーと差分ディテクタ
ウォラストンプリズムからの出射光を信号として出力させるために、正方形の折り返しミラーとキネマティックミラーマウントが使用されています。こうすることで、アセンブリがコンパクトになっています。スペースに余裕がある場合は、このミラーはシステムから取り外すこともできます。正方形ミラーで反射された2つの直交した偏光成分は、それぞれ個別のØ12.7 mm(Ø1/2インチ)ミラーで反射して、差分ディテクタPDB210Aの2つの検出部に入射するようにアライメントします。 Figure 2.2はシステム全体のビーム経路を示しており、各ミラーの役割もご覧いただけます。差分ディテクタからは、各フォトダイオードから個別に出力される2つの電圧信号のほかに、それら2つの信号の差分を示す電圧信号が出力され、信号は合計で3種類になります。この差分のチャンネルからDAVS信号が得られ、その信号をレーザ周波数の安定化に使用できます。ほかの2つのチャネルはシステムのアライメント調整に有用であるほか、二色性原子気体分光法(DAVS)の原理を説明するための教育用としてもご使用いただけます。
二色性原子気体分光法
Figure 3.1 磁場が存在しないと、吸収プロファイルは偏光状態には依存しません(グラフの赤線)。縦方向の磁場を印加すると、ゼーマン効果により2つの円偏光成分の吸収プロファイルはシフトし、緑線と青線のようなスペクトルが観測されます。レーザ周波数の安定化に有用なDAVS信号は、これら2つの偏光成分の吸収プロファイルの差分です。
はじめに
二色性原子気体分光法はゼーマン効果を利用した分光法で、レーザの周波数安定化に有用な技術です。ガスセルを縦方向の弱い磁場の中に設置し、その中を直線偏光のレーザ光を通過させます。弱い磁場が存在するため、直線偏光を構成する2つの円偏光成分(左回りと右回り)の吸収プロファイルは、より高い周波数とより低い周波数へそれぞれシフトします。ガスセル通過後、ビームは1/4波長板と偏光ビームスプリッタを通過します。ディテクタの差分信号では分散曲線に似た曲線が得られ、これが周波数ロック用の誤差信号として利用できます。
以下のチュートリアルでは、二色性原子気体分光法の基礎、単一周波数レーザの周波数ロックへの応用、および当社の二色性原子気体分光システムの利点について解説します。
磁場によるゼーマン分裂
磁場が存在すると、ゼーマン効果により超微細構造に分裂が生じます。磁場が存在しない場合、原子気体の吸収は励起用光源の偏光状態には依存しません。この状態の吸収プロファイルをFigure 3.1に赤線で示します。直線偏光のレーザ光は、互いに逆方向に回転する円偏光(左回り、右回り)の重ね合わせと考えることができます。
二色性原子気体分光システム
二色性原子気体分光(DAVS)システムは、縦方向の弱い磁場内に設置された、原子気体の入ったガスセルで構成されています。システムの概略図をFigure 3.2に示します。レーザ光はこのガスセルに入射する前にグランテーラー偏光子を通過させ、確実に直線偏光状態にします。ガスセル内を伝播した後、レーザ光は1/4波長板と偏光ビームスプリッタとして機能するウォラストンプリズムを通過します。
Figure 3.2 二色性原子気体分光システムの概略図
Figure 3.3 DAVSを利用することで、上記の信号曲線の任意のゼロ交差点にレーザの周波数をロックすることができます。丸で示されたゼロ交差点はルビジウム原子の遷移に対応しており、それぞれ約500 MHzの範囲で調整可能です。
磁場が存在するため、吸収プロファイルはFigure 3.1に示すように分裂します。これは、レーザ光が最初に直線偏光子を通過することで、光は2つの円偏光状態のいずれかとなり、ゼーマン分裂により2つの吸収曲線が生じるためです。1/4波長板は2つの円偏光成分を2つの直交する直線偏光成分に変換します。その後、各直線偏光成分はウォラストンプリズムで分離され、それぞれ差分ディテクタで検出されます。測定結果として得られる信号は、2つのゼーマン分裂吸収曲線の差分であり、Figure 3.1に示される黄色の線になります。
二色性原子気体分光システムの利点の1つは、1/4波長板を使用していることです。波長板の軸が入射部のグランテーラー偏光子の軸に対して45°であれば、ウォラストンプリズムで分離された後のレーザ光強度(2つの吸収成分に対応)は等しくなります。レーザの周波数は、差分ディテクタで得られた信号のゼロクロスにロックされます。RbのD2遷移線を用いたときのゼロクロスをFigure 3.3に示します。1/4波長板を回転させると、2つの吸収プロファイルが変化するため、ゼロクロス点がシフトします。当社の二色性原子気体分光用キットでは、各ロックポイントを最大500 MHzまで調整可能です。これをキャプチャレンジ(捕捉範囲)と呼んでいます。
| Posted Comments: | |
Giridhar MS
(posted 2022-06-25 23:30:43.05) Dear sir / madam:
We are considering procuring the SKDAV/M kit. The website does not give any experimental data from the system. Can you please point us to any experimental data from this kit has been published. I would like to see the nature of the experimentally obtained error signal from this system for natural Rb cell. Thank you. cdolbashian
(posted 2022-07-06 09:47:45.0) Thank you for your interest in our SKDAV kit. Unfortunately we are unaware of any specific publications which present data acquired with this particular kit. I have reached out to you directly to discuss this. |
ズーム
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Figure 365A Borosilicate Glass Transmission
These potassium and rubidium reference cells are compatible with our Spectroscopy Kits. They are fabricated from borosilicate glass, a rugged material known to resist chipping and cracking, and they are tested to ensure that the transmission through the cell exceeds 84% for light in the 350 nm to 2.2 µm range.
MSDS sheets are available and can be found by clicking on the red Docs icon (
) below.
ズーム| Specifications | |
|---|---|
| Output Power per Channel | 48 W (Max) |
| Output Current per Channel | 2 A (Max) |
| Output Voltage per Channel | 24 V (Max) |
| Temperature Setting Range | -200 to 400 °Ca |
| Set Point Resolution | 0.1 °C / 0.001 °Cb |
| Temperature Stability | ±0.1 °C |
| Output Connector Type | Hirose HR10A-7R-6S(73) |
| USB Interface | USB 2.0 Type-B |
| Power Supply | 100 - 240 VAC, 50 - 60 Hz, 165 VA Max |
| Dimensions (H x W x D) | 86.6 mm x 154.3 mm x 327.8 mm (3.41” x 6.07” x 12.91”) |
| Weight | 1.7 kg |
- 温度調整範囲：-200 °C～400 °C
- 単独操作またはソフトウェアによるPC制御
- プログラム可能なPID設定、オートチューニング機能付き
ヒータ&TEC温度コントローラTC300Bは、2チャンネルのベンチトップ型コントローラです。1チャンネル当たりの最大出力は48 Wで、抵抗加熱素子のほか、二色性原子気体分光キットに含まれるセル用ヒータGCH25-75などの熱電冷却デバイス(TEC)にご利用いただけます。最高温度と電流・電圧のリミット値はお客様ご自身で設定することができ、それにより接続した加熱素子のオーバーヒートやオーバードライブを防止できます。そのほかの安全機構として、温度センサが接続されていない時や断線している時にドライバをシャットダウンする、オープンセンサーアラーム機能などが付いています。
シンプルなキーパッドインターフェースを用いて、単独で操作することができます。また、付属のUSB Type Bケーブルを介してPCに接続し、TC300B用ソフトウェア、LabVIEW®ドライバ、 LabWindowsドライバ、または簡単なコマンドラインインターフェイスを用いて制御することもできます。
コントローラTC300Bの機能についての詳細は、製品紹介ページをご覧ください。
二色性原子気体分光用キット