Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

48 KAPITEL 2. ERZEUGUNG UND NACHWEIS EINES BEC
500
Laserleistung [mW]
400
300
200
100
Magnetfalle
Haltestrahl
Wellenleiter
200
100
Gradient [G/cm]
0
0
0
2 4 6 8 10
Zeit [s]
Abbildung 2.5: Schematischer Ablauf der Kondensation in der Dipolfalle. Die Laserleistungen
in den Dipolfallen werden adiabatisch erhöht, die kalte aber nicht kondensierte Wolke wird
in eine kombinierte Magnet/Dipolfalle transferiert. Nach dem Ausschalten der Magnetfalle führt
das Reduzieren der Laserleistungen zur Kühlung und schließlich zur Kondensation der Wolke. Im
Anschluss an die Wartephase, die ein reines Kondensat enstehen lässt, ändert man adiabatisch
die Fallenfrequenzen auf die für das Experiment gewünschten Werte. Mit dem Abschalten des
Haltestrahls beginnt die Untersuchung der Wellenpaketdynamik im Wellenleiter.
der Nähe der Mindestleistung hängen diese Werte kritisch von der Leistung ab, weshalb
die Intensitäten beider Dipolfallenstrahlen durch PI-Regelkreise über den AOM als
Stellglied stabilisiert werden.
Diese (eindimensionale) Überlegung lässt sich auf die drei-dimensionale kombinierte
Falle aus Wellenleiter und Haltestrahl übertragen. Die Leistung in den beiden Laserstrahlen
legt dabei die Richtung fest, in der die optische Falle am schwächsten ist. Die
Atome verlassen die 3d-Falle entweder entlang der Richtung der Gravitation oder entlang
des Wellenleiters, wenn die Potentialtiefe des Haltestrahl kleiner als die effektive
Potentialtiefe aus Wellenleiter und Haltestrahl in Richtung der Schwerkraft ist.
Experimenteller Ablauf
Um die Atome in der Dipolfalle zu kondensieren, lässt man die RF-Verdampfungskühlung
zu einem Zeitpunkt enden, an dem die Atome noch oberhalb der kritischen Temperatur
T c sind, typischerweise bei einer RF-Endfrequenz von 4.6 MHz und einer Phasenraumdichte
von Ω = 3 × 10 −2 . Der experimentelle Ablauf der Kondensation ist schematisch
anhand der Laserleistungen und des Stroms durch die Magnetfalle in Abb. 2.5 gezeigt.
Durch das Einschalten der Dipolfalle wird die Wolke mit 10 6 Atomen innerhalb von
900 ms in die kombinierte Magnet-/Dipolfalle transferiert. Daraufhin wird der Strom
durch die Quadrupolspulen innerhalb von 300 ms linear ausgeschaltet. Das rotierende
Biasfeld B 0 wird im Anschluss an diese Rampe ebenfalls ausgeschaltet, es wird durch
ein statisches Magnetfeld, welches in Richtung des Abbildungslaserstrahls zeigt, ersetzt.
Die Atome bleiben spinpolarisiert in der nun rein optischen Falle. Das chemische Potential
der Wolke ist mit µ = 3 µK × k B vergleichbar der Fallentiefe bei einer Laserleistung
der Dipolfallenlaser von 500 mW (Wellenleiter) bzw. 125 mW (Haltestrahl). Die
Verdampfungskühlung erfolgt während einer fünf Sekunden langen Periode, in der die