Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

96 KAPITEL 4. KOHÄRENTE WELLENPAKETDYNAMIK
Kondensate mit 10 4 Atomen benutzt, die in einer anfänglichen Dipolfalle mit Frequenzen
ω ⊥ = 2π × 80 Hz und ω ‖ = 2π × 25 Hz erzeugt wurden. Die Potentialtiefe betrug
U 0 = 0.5 × E r .
In Grafik (c) ist das Ergebnis der Messung gezeigt, für die der Quasiimpuls eine Oszillationsamplitude
um die Bandkante herum besaß, die so groß war, dass sich das Wellenpaket
zeitweise bei positiver Masse und zeitweise bei negativer Masse befand. Dazu wurden
die Dynamik mit einer zeitlichen Auflösung von einer Millisekunde beobachtet. Die eindimensionalen
Querschnitte durch die Absorptionsbilder entlang des Wellenleiters werden
zur dargestellten Matrix lückenlos zusammengesetzt, um einen Eindruck über die räumliche
Bewegung der Kondensate zu erhalten. Da die Dispersion um den Quasiimpuls bei
unendlicher Masse verschwindet und sich zudem die Dynamik bei positiver und negativer
Masse teilweise kompensiert, führt dies insgesamt zu einer unterdrückten Verbreiterung
des Wellenpakets. Auf Grund der unterschiedlichen Gruppengeschwindigkeiten beidseits
der Bandkante oszilliert das Wellenpaket auch deutlich sichtbar im Ortsraum. Die Grafik
(d) zeigt hingegen eine Messung mit kleinerer Amplitude, die zudem asymmetrisch um
die Bandkante erfolgte.
Die Dynamik ist hierbei wesentlich komplexer, sie kann bisher quantitativ noch nicht
erklärt werden. Deutlich ist jedoch ein wohlbekannter Effekt aus der nichtlinearen Optik
zu beobachten. Hält sich das Wellenpaket genügend lange bei den Impulsen mit verschwindender
Dispersion auf, so führt die Selbsphasenmodulation durch die Nichtlinearität
zu einer Aufspaltung des Wellenpakets im Impulsraum [125]. Bei einer Verschiebung
der Impulse in Richtung der Bandkante trennen sich diese Teilpakete auch im Ortsraum
auf Grund der zunehmend unterschiedlichen Gruppengeschwindigkeiten. Dieser Prozess
ist mehrfach in Grafik (d) zu beobachten.
Die detaillierte Beschreibung des Präparationsprozesses, sowie die genaue Analyse
der Daten und numerischer Simulationen wird in der Doktorarbeit von Thomas Anker
erfolgen. Die Zusammenfassung dieser Experimente ist bei der Online-Zeitschrift ”
Optics
Express“ veröffentlicht worden [164]. Der Vorteil dieser Anordnung lag darin, dass der
Wellenleiter in der Fokalebene der Abbildungslinse stand und somit diese auch für lange
Experimentzeiten nicht ”
nachjustiert“ werden musste. Die soeben besprochenen Versuche
zum kontinuierlichen Dispersionsmanagement könnten ebenso gut in kollinearer
Anordnung erfolgen. Dabei würde die Verschiebung im Impulsraum durch periodische
Variation des Frequenzunterschieds δν der beiden Laserstrahlen des periodischen Gitters
erreicht.
4.3 Atomare Gap-Solitonen
Einordnung des Experiments
In optischen Systemen wurden Solitonen bereits Anfang der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts
erzeugt und in einer Reihen von Experimenten im Detail untersucht ([165, 125]
und Referenzen darin). Auch die Beobachtung von Solitonen in Glasfasern mit periodisch
moduliertem Brechungsindex erfolgte bereits vor der Jahrtausendwende [166].
Mittlerweile konnten in einer Anordnung von Wellenleitern, die in einem photorefraktiven
Medium erzeugt werden, auch zweidimensionale Solitonen beobachtet werden [127].
Die Liste heller atomarer Solitonen ist wesentlich kürzer. Bisher gelang es nur zwei
Gruppen in Kondensaten mit attraktiver Wechselwirkung hellen Solitonen zu erzeugen.