Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

1.5. ABSORPTIONSABBILDUNG VON KALTEN ATOMEN 25
Analog zum Wellenleiter ergibt sich näherungsweise die Photonen-Streurate für das
optische Gitter zu
Γ s = Γ3√ I 1 I 2
· 2 ( 1
2I S 3 δD1
2 + 1 )
2δD1
2 (1.15)
mit den entsprechenden Werten für die Verstimmung δ i des Lasers gegenüber der D1 bzw.
D2-Linie. Die Wellenlänge des Lasers lag im Bereich zwischen 760 nm und 805 nm, wobei
sorgfältig darauf geachtet wurde, dass die spontane Emissionsrate nach Gleichung 1.15
immer kleiner als 1 Hz und somit vernachlässigbar war. Die Variation der Wellenlänge
des Stehwellenlasers ist für die Experimente nicht erforderlich. Sie ergab sich vielmehr
aus der Notwendigkeit das Lasersystem eines anderen Experiments benutzen zu müssen.
Die Benutzung blauverstimmter (λ < 780 nm) periodischer Potentiale hat den Vorteil,
dass die Atome aus den Intensitätsmaxima der Stehwelle herausgetrieben werden und
die Streurate bei gleicher Potentialtiefe gegenüber rotverstimmten Lasern reduziert ist.
Diese Korrektur ist abhängig von der Stärke und der Geschwindigkeit des Potentials, sie
ist in Gl. 1.15 nicht berücksichtigt.
1.4.3 Aufbau um die Glaszelle
Der in Abbildung 1.1 gezeigt Gesamtaufbau enthält im wesentlichen Elemente, die zur
Erzeugung des Kondensats in der Magnetfalle notwendig sind. Zur besseren Orientierung
ist in Abb. 1.8 der Aufbau um die Glaszelle, in der die Experimente stattfinden,
vergrößert dargestellt. Die Optik und die Magnetfeldspulen für die 3d-MOT und
die Magnetfalle sind nicht mehr eingezeichnet. Die beiden Dipolfallenlaser (Wellenleiter
und Haltestrahl) kreuzen sich am Ort der Magnetfalle. In dieser 3-dimensionalen
optischen Falle wird das BEC erzeugt. Nach Einschalten der Stehwelle, die sich entlang
des Wellenleiter erstreckt, wird der Haltestrahl ausgeschaltet, das Kondensat kann
frei im periodischen Potential entlang des Wellenleiters propagieren. Nach variabler Zeit
wird das Wellenpaket nachgewiesen, indem für kurze Zeit ein resonanter Abbildungslaser
eingeschaltet und auf eine hochempfindliche CCD-Kamera abgebildet wird. Aus dem
absorbierten Licht kann die Dichteverteilung der Materiewelle berechnet werden.
1.5 Absorptionsabbildung von kalten Atomen
Die Methode der Absorptionsabbildung
Alle Informationen über die ultrakalte atomare Wolke werden aus der soeben angesprochenen
Dichteverteilung, die man aus den Absorptionsmessungen erhält, gewonnen.
Dabei wird das Kondensat durch das resonante Licht aufgeheizt und somit zerstört. Es
wurden in den letzten Jahren auch nicht destruktive Messmethoden, wie z.B. die Phasenkontrastabbildung
entwickelt. Sie sind jedoch besonders für Experimente mit einer
großen (> 10 5 ) Anzahl an Atomen geeignet, während sich diese Arbeit auf Kondensate
mit weniger als 10 5 Atomen konzentriert. Einen Überblick über nicht destruktive
Methoden gibt z.B. Ketterle et al. [69, 9].
In Abb. 1.8 ist das verwendete Abbildungssystem schematisch eingezeichnet. Der
Abbildungslaserstrahl hat eine Strahltaille von 1.8 mm, die Intensität ist somit über die
Größe der atomaren Wolken (< 300 µm) konstant. Er ist σ + polarisiert und resonant
mit dem (F = 2 → F ′ = 3 -Übergang der D 2 -Linie). Man benutzt diesen, da er von allen