はじめに人類は長さ、質量や温度などの単位を利用するために、それらの標準との比較計測を行うことで文明を築き上げてきた。標準は昔の統治者がその権威を誇示するための手段として自ら定義した単位を現示したものとして管理・維持されてきた[1]。その後、18世紀に勃発したフランス革命を契機に、合理的で万人に受け入れられ、科学的に普遍な事象若しくは事物で定義された単位で構成されたメートル法が提唱され、メートル条約の締結とともに国際的に共通な標準が普及した。現代社会において、標準は最先端科学を始めとして産業から日常生活のあらゆる場面でなくてはならない基盤インフラのひとつとなっており、その重要度は増々高まっている。標準は各時代の最先端技術を駆使して作り上げられ、その精密計測に多大な労力を割きながら、標準と計測を表裏一体として精度を向上させて現在に至っている。国際SI単位系は7つの基本単位から構成されているが、そのなかで最も高い精度を誇っているものが時間、即ち「秒」である。「秒」はセシウム（Cs）原子の超微細構造間における約9.2GHzのマイクロ波遷移周波数によって定義されており、「秒」を定義することと「周波数」の値を設定することは事実上同義になっている。時間・周波数の標準設定を目的としたCs一次周波数標準は、およそ10年に1桁の割合で精度を向上させ、その周波数不確かさは10–16台に到達しており[2]、単純な時計としての性能に換算すると数千万年の連続動作において1秒のずれしか生じないレベルであることから、実用上は既に十分な性能にあると言える。しかしながら、標準と計測技術の進歩が最先端科学の発展と密接な関係を築いてきたという事実が、より高い精度を持つ周波数標準器を開発するためのひとつの原動力として働き、次世代の光周波数標準が世界中で研究されている[3]。現在、Cs一次周波数標準器をはじめとして、様々な原子やイオン、分子の量子遷移周波数を参照基準とした秒の二次表現や波長標準が開発されており、ユーザーは必要性に応じて国際度量衡委員会から勧告された不確かさの範囲内でそれぞれの標準を利用できる。ところが、現在の波長標準リスト（List of Radiation: LoR）によれば、Cs一次周波数標準と波長3.39 umメタン安定化He-Neレーザー（約100 THz）との間に標準は存在しない[4]。しばしば0.1～10 THzを定義域とするテラヘルツ（THz）帯は、この周波数標準の空白域に包摂されている状況にある。THz領域は電波と光の中間に位置した、両者の特性を併せ持つ科学的に豊潤なフィールドであるにもか1電波と光の中間にあるテラヘルツ領域は未開拓周波数帯と呼ばれてきたが、近年のテラヘルツテクノロジーの急速な進歩によって、科学から産業までの幅広い分野における利活用が始まっている。この貴重な周波数資源の有効活用には、基盤インフラとなる周波数標準が必要である。我々は、テラヘルツ領域に新しい標準を確立することを目的として、テラヘルツ周波数標準とその周波数計測、さらに周波数伝送に関する研究を行ってきた。本稿では、情報通信研究機構（NICT）で開発されたテラヘルツ周波数標準技術について報告する。Effective utilization of the terahertz (THz) region, which occupies the frequencies between light and microwaves, has attracted significant interest from a wide range of users. The establishment of a new THz frequency standard is requested for allocation of the THz spectrum among users. NICT has studied key technologies regarding THz frequency standard, precise frequency mea-surement, and dissemination. In this paper, we present the development of THz frequency stan-dard and metrology. 4-7 テラヘルツ周波数標準4-7Development of Terahertz Frequency Standard and Metrology長野重夫 熊谷基弘 梶田雅稔 伊東宏之 花土ゆう子 井戸哲也Shigeo NAGANO, Motohiro KUMAGAI, Masatoshi KAJITA, Hiroyuki ITO, Yuko HANADO, and Tetsuya IDO1274 原⼦周波数標準
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