Diplomarbeit Christian Hauswald

4.2. Erzeugung des MagnetfeldesDL ProCoSy,SpiegelLinseλ/2, λ/4-PlättchenBlendeAOMEOMStrahlteiler21FaserkopplerFaser(polarisationserhaltend)opt. IsolatorAbbildung 4.5: Aufbau des Abfrage-Lasers. Der Pfad ”1“ wird zur Detektion des atomarenSpringbrunnens in der oberen Kammer verwendet und mit Hilfe des Anteils in Pfad ”2“ wird derFlaschenresonator auf den Kühlübergang von Rubidium stabilisiert, um wie in Abschnitt 2.3.2beschrieben eine Kopplung zwischen Atom und Resonator herstellen zu können.4.2 Erzeugung des MagnetfeldesWie in Abschnitt 1.4 beschrieben wurde, benötigt man zur Erzeugung einer magnetooptischenFalle ein Magnetfeld mit einem konstanten Gradienten und einem Minimumim Zentrum. Dieses Feld wird im Experiment durch zwei Spulen in der so genanntenAnti-Helmholtz-Konfiguration realisiert. Die Spulen bestehen aus jeweils 60 Windungen1,5 mm dicken Kupferdrahts und haben einen Radius von etwa 47 mm bei einem Abstandvon rund 150 mm. Werden die Spulen von einem Strom von 13 A durchflossen, erzeugensie im Zentrum der MOT-Kammer ein Magnetfeld mit einem konstanten Gradienten von10 G/cm entlang der Verbindungsachse der Spulen und 5 G/cm auf den dazu senkrechtenAchsen. Als Stromquelle dient ein Netzteil (Toellner, TOE8815), welches sich durcheine sehr hohe Stabilität des Ausgangsstroms auszeichnet, was von großer Bedeutung fürdie Stabilität der magneto-optischen Falle ist. Durch Variation der Stromstärke kann derMagnetfeldgradient verändert werden, wobei ein höherer Gradient als 10 G/cm aufgrundder resultierenden Erwärmung der Spulen nicht möglich ist. Zur passiven Kühlung werdendie Spulen mit Wärmeleitkleber (Arctic Silver) am Aluminiumkäfig befestigt, welcher inAbbildung 2.7 sichtbar ist.Bei Testversuchen vor dem Einbau der Spulen ergab sich eine maximale Temperatur von43 ◦ C bei einem gepulsten Betrieb mit 13 A unter realistischen Bedingungen. Zur Erzeugungeines atomaren Springbrunnens ist es nötig, das Magnetfeld der Spulen sehr schnellabzuschalten, um von der magneto-optischen Falle zur optischen Melasse umzuschalten,welche dann senkrecht nach oben beschleunigt wird. Dieses Abschalten erfolgt mit einemMetalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (kurz: MOSFET, Typ: IRFP460LC), welcherdie großen Ströme von bis zu 13 A innerhalb von 30 µs schalten kann. Über einenOptokoppler wird dabei der Hauptstromkreis, welcher die Spulen versorgt, vom Schalt-Stromkreis getrennt, um die restlichen Bauteile und die PC-Hardware, über welche das57