Diplomarbeit Peter Eiswirt (2011)

1.1. Die nanofaserbasierte Dipolfalle
Leistung in mW Polarisation
TiSa: Vorwärts 1,1 0°
Ti:Sa: Rückwärts 1,1 0°
Diodenlaser 18 90°
Tabelle 1.2: Leistungen und Polarisationen-Orientierung für eine Fallen-Konfiguration mit dem
Ti:Sa-Laser bei einer Wellenlänge von 975 nm und dem Diodenlaser bei einer Wellenlänge von
780 nm. Die Spalte „Polarisation“ gibt die relative Orientierung der linearen Polarisationen zum
Ti:Sa-Laserfeld in Vorwärts-Richtung an. Der Abstand zur Faseroberfläche beträgt 187 nm und
die Fallentiefe U0 in radialer Richtung beträgt 115 µK.
von 187 nm.
Im Folgenden wird die Konfiguration in Tabelle 1.1 als Nd:YAG-Konfiguration und die
Konfiguration in Tabelle 1.2 als Ti:Sa-Konfiguration bezeichnet.
Zum Nachweis der Atome wird ein weiterer Laser in die Faser eingekoppelt, dessen Wellenlänge
λp resonant zur D2-Linie des Cs ist. Dieser Laser dient als Sonde zum Nachweis
der Cs-Atome. Da das Laserfeld resonant ist, wird dessen Leistung Pohne von den Cs-
Atomen in der Dipolfalle mit hoher Wahrscheinlichkeit absorbiert. Die absorbierte Leistung,
bzw. die Leistung hinter der Faser Pmit, hängt dabei von der Anzahl der Atome.
Die Absorbanz [8]
A = − ln Pmit
Pohne
(1.11)
ist somit proportional zur Atomanzahl in der Falle. Die Leistungen Pohne und Pmit werden
beide hinter der Faser gemessen, wobei Pmit mit geladener Atomfalle und Pohne
ohne Cs-Atome in der Falle gemessen wird. Die Leistung Pohne muss dabei sehr klein
gewählt werden, damit die kalten Cs-Atome durch die resonante Anregung der Falle
nicht entweichen können.
1.1.2 Speicherzeit in der Falle
So wie in jeder Atomfalle ist die Speicherzeit der Atome in der nanofaserbasierten Dipolfalle
endlich, da Störungen der Falle zum Verlust von Atomen führen. Die Cs-Atome
entweichen der Falle, wenn ihre Energie größer ist als die Potentialtiefe U0 der Dipol-
Falle. Wenn die Energie der Atome durch bestimmte Mechanismen mit der Zeit erhöht
wird, man spricht hier von einem Heizen der Atome, reicht deren kinetische Energie nach
einer gewissen Zeit aus, um die Potentialbarriere der Dipolfalle zu überwinden und die
Cs-Atome sind nicht länger gefangen. Dies passiert nicht für alle Cs-Atome gleichzeitig,
sondern statistisch verteilt, wodurch die Atomanzahl N(t) in der Falle gemäß
t
−
N(t) = N0 e ts (1.12)
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