Diplomarbeit Christian Hauswald

Kapitel 4. Charakterisierung der magneto-optischen Falleverstellbareλ/2 - Plattenvom TAPhotodiodezur MOTPI-Regelkreis(a)(b)Abbildung 4.3: Vereinfachter schematischer Aufbau (a) und Bild (b) der Fasercluster, welchemit Hilfe von polarisierenden Strahlteilern und regelbaren λ/2-Platten die Aufteilung derKühlleistung in jeweils drei gleich starke Teilstrahlen ermöglichen. Die Photodiode wird zur Intensitätsstabilisierungder Kühlstrahlen verwendet (siehe Text). Die schematische Darstellung deroptischen Bauteile in (a) ist analog zu Abbildung 4.2.Hilfe einer λ/4-Platte gedreht, so dass der reflektierte Strahl an einem polarisierendenStrahlteiler vom einfallenden Strahl getrennt werden kann.Der Strahl am Slave-Ausgang des TA, mit einer Leistung von typischerweise 1 W, wirdüber einen nichtpolarisierenden 50/50-Strahlteiler in zwei gleichstarke Strahlen aufgeteilt,welche später die drei oberen bzw. unteren Kühlstrahlen der magneto-optischen Falle in(1,1,1)-Konfiguration erzeugen (siehe Abbildung 1.6). Diese beiden getrennten Pfade sindnotwendig, um die zur Beschleunigung der Atome notwendige relative Verstimmung zwischenoberen und unteren Kühlstrahlen erzeugen zu können, wie in Abschnitt 1.5 beschriebenwird. Jeder Pfad wird nun seinerseits durch einen AOM in Doppelpass-Konfigurationgeleitet und daraufhin mit einem Faserkoppler (Schäfter+Kirchhoff) in polarisationserhaltendeEinmoden-Glasfasern (PMSMF) eingekoppelt. Diese führen das Licht zu denbeiden Faserclustern (Schäfter+Kirchhoff), in welchen die Strahlen mit Hilfe polarisierenderStrahlteiler und λ/2-Platten in jeweils drei gleichstarke Teilstrahlen aufgeteilt werden(siehe Abbildung 4.3). Berücksichtigt man die Koppelverluste in die Fasern und die internenVerluste der Cluster, so steht für jeden der sechs Kühlstrahlen der magneto-optischenFalle eine maximale Ausgangsleistung von rund 25 mW zur Verfügung, wobei eventuelleVerluste durch die Sichtfenster beim Einstrahlen des Lichts in die Vakuumkammer hiernicht beachtet werden, da alle Sichtfenster mit einer Anti-Reflex-Beschichtung versehensind.Die Fasercluster garantieren dabei aufgrund ihrer kompakten und abgeschirmten Bauweiseeine sehr hohe Stabilität in der Leistungsaufteilung der Strahlen, welche bei derErzeugung eines atomaren Springbrunnens von großer Wichtigkeit ist. Leistungsschwankungenin den einzelnen Strahlen beeinflussen die Position und Form der Atomwolke inder Falle und können so zu einer Verschlechterung des Kühlprozesses führen, da die Positionder Wolke dann nicht mehr notwendigerweise mit dem Nullpunkt des Magnetfeldesübereinstimmt [25]. Die Leistung des Eingangstrahls am Cluster kann dabei auf 0,2 mWgenau auf die drei Kühlstrahlen aufgeteilt werden. Dies entspricht einem relativen Fehler54