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Kapitel 6. Reduktion der Dekohärenz mittels externer Magnetfelder
Raman-Streuung mit einem Laserpuls.
Im Gegensatz zur Lichtspeicherung wird also bei der Spinecho-Technik die initiale
Kohärenz nicht auf optischem Wege in einem einzigen Ensemble, sondern
mittels HF-Anregung in neun Ensembles (für B = 0) bzw. 72 Ensembles (für B ≠ 0)
simultan erzeugt. Da die HF-Rephasierung und die Detektion des Echos mittels
der kohärenten Raman-Streuung ebenfalls in allen Ensembles parallel stattfindet,
erfordert die Spinecho-Technik keine komplizierte Präparation von spektral isolierten
Ensembles wie im Falle von EIT. Das hier vorgestellte Verfahren eignet sich
somit ideal, um auf einfachem und direktem Wege den Einfluss externer Magnetfelder
auf die Kohärenzeigenschaften der HFS in Pr:YSO zu untersuchen.
6.2.2 Dekohärenz in Pr:YSO
Der Wirtskristall Y 2 SiO 5 ist ein Isolator hoher Güte. Elektrische Feldfluktuationen
aufgrund freier Ladungsträger tragen daher nur unwesentlich zur Dekohärenz
der Hyperfeinniveaus der dotierten Pr 3+ -Ionen bei [154]. Die Dotierungsionen
besitzen allerdings infolge des Kristallfeldes ein permanentes elektrisches Dipolmoment,
welches zudem von deren Anregungszustand abhängt. Wird dieser
durch ein externes optisches Feld geändert, kommt es aufgrund von Dipol-Dipol-
Wechselwirkungen zur Änderung der Resonanzfrequenzen der umgebenden Pr 3+ -
Ionen. Dieser Effekt kann als optisch „induzierte“ Dekohärenz interpretiert werden
und ist auch als instantane spektrale Diffusion bekannt [155, 156].
Ohne externe Anregungen sind vor allem magnetische Wechselwirkungen zwischen
den Pr 3+ -Ionen und den umgebenden Y 3+ -Ionen für die Dekohärenz verantwortlich.
Bei Pr 3+ :Y 2 SiO 5 handelt es sich allerdings um ein intrinsisch rauscharmes
System. Hierzu tragen sowohl die elektronische Abschirmung der 4 f -Schale
(s. Kap. 1.1) als auch die geringen kernmagnetischen Momente des Wirtskristalls
bei [46].
Das Magnetfeld am Ort eines Pr 3+ -
Ions durch das Nächste-Nachbar-Pr 3+ - B B B B B B B
Ion beträgt B P r = 1, 4 G. Dies übersteigt
das entsprechende Feld der Y 3+ -Ionen B A B B B B B
von B Y = 0, 011 G um mehrere Größenordnungen
[157]. Bei Abwesenheit starker
externer Felder definieren die Pr 3+ -
B B B B B B B
Ionen daher eine lokale Quantisierungsachse,
an der sich die direkt benachbar-
B B B B A B B
ten Wirtsionen ausrichten. Dieser Kern B B B B B B B
ist in Abbildung 6.5 grau hinterlegt. Infolge
des Zeeman-Effekts kommt es dabei
zu einer Verschiebung der Energieni-
Abbildung 6.5: Skizze zum Spingittermodell.
(A ≡ Pr 3+ ; B ≡ Y 3+ ; grau: „frozen core“)
veaus der Ionen im Kern, wodurch diese
von der weiteren Umgebung entkoppelt werden. Dieser Effekt trägt ebenfalls zu
einer Reduktion von dekohärenten Einflüssen auf die Pr 3+ -Ionen bei und wird in
der Literatur daher als „frozen core“ bezeichnet [158, 159].
Der überwiegende Beitrag zur Dekohärenz entsteht durch magnetische Spin-
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