Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

34 KAPITEL 1. EXPERIMENTELLER AUFBAU
a
b
c
Abbildung 1.13: Beispiel für eine Time-of-Flight Messung nach einer Expansionszeit von
t TOF = 18 ms. (a) Optische Dichte OD(x, z) der Atome. (b) Schnitte durch das Absorptionsbild
in x- und in z-Richtung. Die Messdaten werden durch Gaußkurven approximiert. Aus den Breiten
σ x = 190 µm und σ z = 184 µm der Fits erhält man die Temperatur T = 222 nK der Atome und
daraus die Phasenraumdichte Ω = 0.12.
1.6 Steuerung des Experiments
Die gesamte Experimentabfolge wird von einem Computer gesteuert. Das Steuerprogramm
wurde mit Hilfe des Softwarepakets ”
LabView“ geschriebenen, es regelt die synchrone
Ausgabe von 16 analogen und 16 digitalen Ausgängen 22 . Damit werden über
entsprechende Regelelektroniken alle wichtigen Parameter wie die Ströme in den Magnetfeldspulen,
Leistung und Verstimmung der Laserstrahlen sowie das Öffnen und Schließen
der Shutter gesteuert. Ebenso werden damit die Steuersignale an den Funktionsgenerator
für die RF-Strahlung (Verdampfungskühlung), den Arbitrary-Waveform-Generator für
die stehende Lichtwelle und die Kamera für die Absorptionsabbildung ausgegeben. Die
optischen Dipolfallen, das periodische Potential und die Abbildungslaserleistung werden
über PI-Regelkreise stabilisiert, um Leistungsschwankungen der Laser zu eliminieren.
Ebenso wird der Strom durch die Magnetfalle über eine Transistorbank mit Rückkopplung
stabilisiert, um ein Aufheizen der Wolke durch Stromschwankungen zu verhindern.
Die Details der Software und der Regelelektroniken sind für das Verständnis der physikalischen
Abläufe nicht entscheidend, sie werden hier nicht weiter besprochen.
1.7 Diskussion des Aufbaus
Der hier dargestellte Aufbau ist nur eine von vielen Möglichkeiten, ein Bose-Einstein
Kondensat zu erzeugen. Neben der Wahl des Elements unterscheiden sich die Aufbauten
vor allem in der Art der Vorkühlung und des Typus der Magnetfalle.
Als Alternative zum Funnel werden häufig so genannte ”
Zeeman-Slower“ [72] benutzt.
Dort werden die Atome eines ”
heißen“ Strahls (meist aus einem Ofen) lasergekühlt, wobei
die geschwindigkeitsabhängige Dopplerverschiebung durch die Zeeman-Verschiebung
in einem inhomogenen Magnetfeld geeigneter Form kompensiert wird. Man kann dadurch
einen Großteil der freigesetzten Atome abkühlen und fangen. Im Gegensatz dazu wird
in unserem Funnel nur der niederenergetische Teil der Boltzmann-Verteilung genutzt,
die Laderate der 3d-MOT ist deshalb mindestens eine Größenordnung kleiner als beim
22 Es handelt sich dabei um zwei analoge (National Instruments PCI-6713) und eine digitale Ausgabekarten
(National Instruments PCI-6534) mit je 8 bzw. 16 Kanälen.