【手続補正書】
【提出日】平成31年1月22日(2019.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子状態の２つの準位間で時計遷移を起こしうる原子と、
それぞれが光格子レーザー強度Ｉをもつ少なくとも一対の対向伝播するレーザー光を生成するための実効的魔法周波数のレーザー光源であって、該一対の対向伝播するレーザー光は、それ自体の電磁波が作る定在波による格子点の周りに前記原子をトラップする光格子ポテンシャルを形成するものである、レーザー光源と
を備えており、
前記実効的魔法周波数は、光格子誘起時計シフトが光格子レーザー強度Ｉへ非線形の依存性を示すことを許容しつつ、前記光格子レーザー強度Ｉの偏差ΔＩに対する前記時計遷移の該光格子誘起時計シフトを鈍感にするような周波数であり、
該光格子誘起時計シフトは、前記光格子レーザー強度Ｉの偏差ΔＩによって生じうる、前記原子の前記時計遷移についての周波数が示すシフトである、
光格子時計。
【請求項２】
前記光格子誘起時計シフトが前記光格子レーザー強度Ｉの関数として与えられ、
前記光格子時計が前記光格子レーザー強度Ｉとして所定の実効的光格子レーザー強度ＩOPで動作され、
前記実効的魔法周波数は、前記光格子誘起時計シフトの微分値を、前記実効的光格子レーザー強度ＩOPの付近で実質的にゼロにするような周波数である、
請求項１に記載の光格子時計。
【請求項３】
前記実効的魔法周波数がＥ１魔法周波数から離調された周波数であり、
該Ｅ１魔法周波数は、前記電子の前記２準位の２つの電気双極子分極率をちょうど一致させる前記レーザー光源の周波数である
請求項２に記載の光格子時計。
【請求項４】
前記実効的魔法周波数は、前記光格子誘起時計シフトを所定の系統不確かさより小さくする周波数となるよう選択される、
請求項１に記載の光格子時計。
【請求項５】
前記光格子誘起時計シフトが前記光格子レーザー強度Ｉの関数として与えられ、
前記光格子時計が前記光格子レーザー強度Ｉとして所定の実効的光格子レーザー強度ＩOPで動作され、
前記実効的魔法周波数は、前記光格子誘起時計シフトと前記光格子誘起時計シフトの微分値との双方を、前記所定の前記実効的光格子レーザー強度ＩOPの付近で実質的にゼロにするような周波数である、
請求項４に記載の光格子時計。
【請求項６】
前記光格子レーザーの円偏光度をξ、前記実効的魔法周波数（ただし角周波数）をω、光速をｃ、ω／ｃをｋ、前記原子の原子質量をΜ、ｈ／２πであるプランク定数をｈ−ｂａｒとして、前記光格子レーザーのフォトンの反跳エネルギーをΕR＝（ｈ−ｂａｒ  ｋ）2／２Μ、結合Ｅ１−Ｅ２−Ｍ１分極率をαg(e)dqm（ω）、および超分極率をβg(e)（ω，ξ）として、前記光格子ポテンシャルにトラップされている前記原子の振動周波数Ωg(e)（Ｉ）と光格子レーザー強度Ｉとの関係式である次式
【数１】
2018510494.tif 000001
に基づいて、前記原子の振動周波数Ωg(e)（Ｉ）の検出値から前記原子に現実に作用している光格子レーザー強度Ｉが前記所定の実効的光格子レーザー強度ＩOPに調整されている、
請求項２または請求項５に記載の光格子時計。
【請求項７】
前記一対の対向伝播するレーザー光の偏光状態は、前記光格子誘起時計シフトが前記光格子レーザー強度Ｉの偏差ΔＩに対し鈍感になるよう設定されている、
請求項１に記載の光格子時計。
【請求項８】
前記一対の対向伝播するレーザー光の偏光状態を調整するための偏光素子
さらに備え、
該偏光素子により調整される前記偏光状態は、所定の円偏光度となるように調整される
請求項７に記載の光格子時計。
【請求項９】
前記実効的魔法周波数および前記所定の円偏光度は、前記光格子レーザー強度Ｉの受け入れうる許容差を広げるように決定されるものである、
請求項８に記載の光格子時計。
【請求項１０】
前記原子が、長寿命状態間にて時計遷移を起こす原子およびイオンからなる群から選択されるものである、
請求項１に記載の光格子時計。
【請求項１１】
前記原子が、イッテルビウム（Ｙｂ）、水銀（Ｈｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、およびカルシウム（Ｃａ）からなる群から選択されるものである、
請求項１０に記載の光格子時計。
【請求項１２】
前記一対の対向伝播するレーザー光の偏光状態を調整するための偏光素子
をさらに備えており、
前記原子が水銀（Ｈｇ）であり、
前記一対の対向伝播するレーザー光の前記偏光状態は、水銀のための所定の円偏光度をもつように調整されている、
請求項４に記載の光格子時計。
【請求項１３】
前記一対の対向伝播するレーザー光の偏光状態を調整するための偏光素子
をさらに備えており、
前記原子がイッテルビウム（Ｙｂ）であり、
前記一対の対向伝播するレーザー光の前記偏光状態は、イッテルビウムのための所定の円偏光度をもつように調整されている、
請求項４に記載の光格子時計。
【請求項１４】
前記一対の対向伝播するレーザー光の偏光状態を調整するための偏光素子
をさらに備えており、
前記原子がストロンチウム（Ｓｒ）であり、
前記一対の対向伝播するレーザー光の前記偏光状態は、円偏光度０の直線偏光である、
請求項４に記載の光格子時計。
【請求項１５】
電子状態の２つの準位間で時計遷移を起こしうる原子と、
それぞれが光格子レーザー強度Ｉをもつ少なくとも一対の対向伝播するレーザー光を生成するための実効的魔法周波数のレーザー光源であって、該一対の対向伝播するレーザー光は、それ自体の電磁波が作る定在波による格子点の周りに前記原子をトラップする光格子ポテンシャルを形成するものである、レーザー光源と
を備えており、
前記実効的魔法周波数は、光格子誘起時計シフトが光格子レーザー強度Ｉへ非線形の依存性を示すことを許容しつつ、前記光格子レーザー強度Ｉの偏差ΔＩに対する前記時計遷移の該光格子誘起時計シフトを鈍感にするような周波数であり、
該光格子誘起時計シフトは、前記光格子レーザー強度Ｉの偏差ΔＩによって生じうる、前記原子の前記時計遷移についての周波数が示すシフトである、
時間基準装置。
【請求項１６】
電子状態の２つの準位間で時計遷移を起こしうる原子を提供する段階と、
それぞれが光格子レーザー強度Ｉをもつ少なくとも一対の対向伝播するレーザー光を実効的魔法周波数のレーザー光源により生成する段階と、ここで、該一対の対向伝播するレーザー光は、それ自体の電磁波が作る定在波による格子点の周りに前記原子をトラップする光格子ポテンシャルを形成するものであり、
を含み、前記実効的魔法周波数は、光格子誘起時計シフトが光格子レーザー強度Ｉへ非線形の依存性を示すことを許容しつつ、前記光格子レーザー強度Ｉの偏差ΔＩに対する前記時計遷移の該光格子誘起時計シフトを鈍感にするような周波数であり、
該光格子誘起時計シフトは、前記光格子レーザー強度Ｉの偏差ΔＩによって生じうる、前記原子の前記時計遷移についての周波数が示すシフトである、
光格子時計の動作方法。
【請求項１７】
前記実効的魔法周波数は、前記光格子誘起時計シフトと前記光格子誘起時計シフトの微分値との双方を、前記所定の前記実効的光格子レーザー強度ＩOPの付近で実質的にゼロにするような周波数である、
請求項１７に記載の光格子時計の動作方法。
【請求項１８】
前記光格子ポテンシャルにトラップされている前記原子の振動周波数Ωg(e)（Ｉ）を検出する段階と、
前記光格子ポテンシャルにトラップされている前記原子の振動周波数Ωg(e)（Ｉ）と光格子レーザー強度Ｉとの関係式である次式
【数２】
2018510494.tif 000002
に基づいて、検出された前記振動周波数Ωg(e)（Ｉ）から前記原子に現実に作用している光格子レーザー強度Ｉを算出する段階と、ここで、ξは前記光格子レーザーの円偏光度であり、前記実効的魔法周波数（ただし角周波数）をω、光速をｃ、ω／ｃをｋ、前記原子の原子質量をΜ、ｈ／２πであるプランク定数をｈ−ｂａｒとして、ΕR＝（ｈ−ｂａｒ  ｋ）2／２Μは前記光格子レーザーのフォトンの反跳エネルギー、αg(e)dqm（ω）は結合Ｅ１−Ｅ２−Ｍ１分極率、およびβg(e)（ω，ξ）は超分極率であり、
前記原子に現実に作用している前記光格子レーザー強度Ｉを前記所定の実効的光格子レーザー強度ＩOPに調整する段階と、
をさらに含み、前記光格子誘起時計シフトが前記光格子レーザー強度Ｉの関数として与えられ、前記実効的魔法周波数は、前記光格子誘起時計シフトの微分値を、前記実効的光格子レーザー強度ＩOPの付近で実質的にゼロにするような周波数である、
請求項１６または請求項１７に記載の光格子時計の動作方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
原子格子相互作用エネルギーＶ（ｘ）の２次および４次の項は、光格子レーザー強度Ｉにおける線形および２次の項に対応している。位置｜ｘ｜≪λ＝２／ｋ（図２）にある原子にとっての光格子ポテンシャルは
Ｕg(e)（ｘ，Ｉ）≒−Ｄg(e)（Ｉ）＋ｕ(2)g(e)（Ｉ）ｘ2
−ｕ(4)g(e)（Ｉ）ｘ4＋  …  （３）
により与えられ、ポテンシャル深さは次式により与えられる。
Ｄg(e)（Ｉ）≒−Ｕg(e)（ｘ，Ｉ）＝αg(e)E1（ω）Ｉ＋βg(e)（ω，ξ）Ｉ2
（４）
これは電気双極子分極率αg(e)E1（ω）および超分極率βg(e)（ω，ξ）により決定され、その際ξは、本節にて後述する光の円偏光度（degree of circular polarization of light）である。簡便のため本出願の発明の詳細な説明では、複合した添え字、例えばｇ（ｅ）が用いられる。