Volltext - Fachbereich Physik - Universität Hamburg

3.2 Quantensprünge und Projektionsrauschen 35
wieder in einen der Zustände |0 oder |1 gelangt, wird die Resonanzfluoreszenz
sprunghaft wieder einsetzen. Eine Dunkelzeit in der Fluoreszenz sagt also mit
Gewißheit aus, daß das Atom sich im Zustand |2 befindet, eine Hellzeit, daß es sich im
Zyklus |0 ↔|1 befindet.
Einzelne Absorptions- und Emissionsprozesse auf dem schwachen Übergang schalten
die Resonanzfluoreszenz des starken Dipolübergangs an und aus (Prinzip der
Quantenverstärkung oder „electron shelving“ [DEH75]). Für Γ12=0 zeigen die
Schaltstellen in der Fluoreszenzzählrate eindeutig Bohrsche Quantensprünge auf dem
schwachen Übergang an.
Beleuchten beide Lichtfelder das Atom gleichzeitig, springt die registrierte Zählrate im
zeitlichen Verlauf zufällig verteilt zwischen zwei Werten hin und her, entsprechend den
Fällen „Fluoreszenz an“ oder „Fluoreszenz aus“ („random telegraph signal“). Abbildung
3.2.2 zeigt ein am einzelnen 172 Yb + -Ion gemessenes „random telegraph“-Signal. Das
Niveau |0 entspricht hier dem Grundzustand 2 S1/2, |1 dem 2 P1/2- und |2 dem 2 D5/2-
Niveau. Die mittlere Länge der Hell- und Dunkelzeiten hängt von den vorliegenden
Rabifrequenzen und den Zerfallsraten ab [COO85,NIE87].
Da der starke und der schwache Übergang durch den Grundzustand gekoppelt sind,
führt beim gleichzeitigen Einstrahlen beider Lichtfelder die Wechselwirkung auf dem
Zählrate (1/5ms)
100
0
0 1 2 3
Zeit (s)
Abb. 3.2.2: „Random telegraph“-Signal eines einzelnen 172 Yb + -Ions bei Ankopplung des
E2-Übergangs 2 S1/2↔ 2 D5/2 an den Monitorübergang 2 S1/2↔ 2 P1/2