トップ研究の記憶: 1980年
レーザー光の周波数安定化，をしていた頃のこと
1980年4月，大学4年生だった．卒業研究をすることになって，それが研究の世界に足を踏み入れたはじまり．
指導教員の先生に頂いたテーマは「偏光分光法によるレーザー周波数安定化」というもの．指導教員は田幸敏治先生で，研究のアイディアは当時助手をされていた大津元一先生によるものだった．自分は原理も実験方法も考えるのでなく，言われた通り，いや指示されたことの７割くらいの実験を続けていた．それにしても，今とはずいぶん毛色の違うことをやっていたものだ．
(卒業論文のタイトル．ワープロなんて無くて手書き．それで「青焼き」)
レーザー光の周波数，ということは波長といっても同じだが，これがふらふら変動しないように，びしっと一定値になるようにする，という話である．これは，今ならば，波長分割多重（WDM）通信用に，波長を固定した小さな半導体レーザに需要があると思う．1980年にはそんな話は（多分）無くて，大きなガスレーザーの発振波長を固定するという研究だった．
どんな方法を試みたかというと，レーザーの共振器の中に光を吸収する物質を置いたとき，発振周波数を変えていくと，特定の周波数で鋭い出力のピークが発生するから，そのピークのところに周波数をぴたっと固定しよう，という方法だった．ピークに固定したいとき，出力を見ていても上手く安定化できない．なぜなら，周波数が下がったときも，上がったときも，どちらでも出力が下がるからである．これでは，出力が下がったとき，周波数を上げるように制御するのか，下がるように制御するのか，訳が分からなくなる．
(上の絵みたいにして，ミラー間隔を調節して周波数を変えていくと光の強さが下の絵のように)
それで，どうするか．吸収物質の特性にピークがあれば，その屈折率，言い換えると光の速度もそれなりの変化を示す．それも，円偏光の右回りと左回りで屈折率に違いが出るのだ．それで，どうなるかというと，レーザーで楕円偏光を作ってやると，周波数の変化によって，右回りと左回りの円偏光の位相差も変化するせいで，楕円の長辺の方向が変わる．この方向の変化は光部品を使うと検出できる．この方法で検出される信号は，出力のピークを中心として，周波数の増減を感度良く表し，周波数を一定化する制御に適している．ということで，この方法によってレーザー周波数安定化を試みたのだ．偏光の性質を利用するから「偏光分光法」というのだろう．
(周波数安定化の実験系．ミラー間隔を調整する圧電素子に周波数変動に比例するアンプ出力をフィードバック)
吸収物質はメタンガス，レーザーはヘリウムとネオンガス，を使うということで，ガラス管についたバルブの開け閉めとか，ガラスから最初はガス中に不純物が出るとか，共振器を構成するミラーに触っちゃダメとか，そういう実験上のノウハウが色々あったものだ．ある程度実験が進んだところで，さらに凝った実験方法に取り組むよう指示いただいた．もともと雑音の影響を少なくするため光信号に特定の周波数の強度変調を掛け，その周波数成分の信号を取り出す，ということをやっていたのだが（この手は何かでまた使える，と30年以上考えている），それを強度変調でなく，偏光の方向に変調を掛ける，という方法で行う，ということだった．それにはファラデー回転子という，磁場によって偏光を回転させる光部品を使った．その実験のため，研究室に転がっていた規格のよく分からないチョークコイルの鉄心をばらして磁場の発生に使ったり，駆動用のアンプを研究室の部品をかき集めて作ったりしたものだ．当時は電気工作が好きだったので，そういうことは得意だった．
その後，この研究とはかなり異なる道に進み，30年以上がたった．とはいっても，NTTの研究所にいるときは光通信の関係でレーザーに詳しい人がまわりにいることもあったし，レーザー波長安定化でググったらNTTで上役だった某教授の最近の仕事がヒットしたり，なにかしらこの研究の出発点と因縁はあるようではある．もし，この分野の仕事を続けていたら自分はどうなっていたか，とはたびたび考えたことだ．しかし，我がアタマでは本当には理解できない分野だった，という気がしていて，違う分野に進んだのは別段間違いでもなく，必然に近いことのように思っている．
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