Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

2.3. KONDENSATION IN DER DIPOLFALLE 47
a
Potential [m·g·w ] und Kraft [m·g]
0
P=780 mW P=470 mW
2 2
-3 -3
-2 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2
Höhe z [in Einheiten der Stralltaille w 0]
z [w 0]
b
Fallenfrequenz [Hz]
Potential [m·g·w ] und Kraft [m·g]
1 1
0 0
-1 -1
-2 -2
120
80
40
0
3
2
1
Fallentiefe [k B · K]
0
0
Laserleistung [mW]
Abbildung 2.4: Einfluss der Gravitation auf Form und Tiefe der Dipolfalle:(a) Die Schwerkraft
verzerrt das Potential (blau) eines gaußschen Strahls entlang der z-Richtung. Die resultierende
Kraft (gestrichelt) hat ihr Maximum immer am Ort der halben Strahltaille. Unterhalb
einer Minimalleistung des Lasers ist diese Kraft kleiner als die Schwerkraft, die Atome können
nicht mehr gefangen werden. (b) Numerisch bestimmte effektive Fallenfrequenzen und -tiefen des
Wellenleiters in Abhängigkeit der Laserleistung. Die kritische Abhängigkeit dieser Werte in der
Nähe der Minimalleistung erfordert die Stabilisierung der Laserleistung.
Einstellen der Laserleistung kann man die Fallentiefe festlegen und die Verdampfungsrate
bestimmen [77]. Circle-of-Death Kühlung und RF-Kühlung sind in Dipolfallen nicht
mehr möglich, da alle m F -Zustände gefangen werden. Während in der Magnetfalle der
Einfluss der Gravitation in der Phase der Verdampfungskühlung vernachlässigbar ist,
kommt ihr in der Dipolfalle eine entscheidende Bedeutung zu. In Abb. 2.4 (a) ist das
Potential (blau) und die resultierende Kraft (schwarz, gestrichelt) von Atomen im Potential
des Wellenleiters unter Berücksichtigung der Gravitation für zwei verschiedene
Laserleistungen dargestellt. Es handelt sich dabei um Querschnitte entlang der z-Achse,
die in Richtung der Gravitation zeigt. Die Energie und die Kraft sind dabei auf die
” natürlichen“ Größen E = mgw 0 und F = mg skaliert, wobei w 0 die Strahltaille der
Falle bezeichnet.
Das lineare Potential der Schwerkraft verzerrt das Gaußprofil des Dipolpotentials
und führt effektiv zu einer schwächeren Falle, mit einer Frequenz, die man durch parabolische
Approximation des Potentials um das verschobene Fallenminimum erhält. Ist
die mittlere Energie der Teilchen vergleichbar mit der Fallentiefe, so ”
verdampfen“ die
energiereichsten Teilchen, die Wolke kühlt ab. Unterhalb einer Mindestleistung (hier
390 mW) ist die maximale Kraft, die immer am Punkt der halben Strahltaille vorliegt,
zu klein, um die Atome zu fangen. In Abb. 2.4(b) sind die verminderten Fallenfrequenzen
und die Fallentiefe des Wellenleiters in Abhängigkeit der Laserleistung aufgezeichnet. In