aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

de liegt. Wir berichten über die erste experimentelle Realisierung eines
CARLs in einem ultrakalten atomaren Gas, das in einem Hochfinesse-
Ringresonator gespeichert ist [1,2]. Während CARL ursprünglich als
transientes Phänomen beschrieben wurde, zeigen wir wie man durch
Ausübung einer Reibungskraft mittels einer optischen Melasse stationäres
Laserverhalten erzwingen kann. Der CARL Prozess synchronisiert
die atomare Bewegung, wenn die Pumplaserleistung einen bestimmten
kritischen Wert überschreitet [3]. Die Laserschwelle ist damit intrinsisch
mit einem Phasenübergang verbunden, dessen Ordnungsparameter das
atomare ”bunching” ist.
[1] R. Bonifacio et al., Nucl. Instrum. Methods 341, 360 (1994)
[2] D. Kruse, C. von Cube, C. Zimmermann, Ph.W. Courteille, Phys.
Rev. Lett. 91, 183601 (2003)
[3] G. Robb, N. Piovella, A. Ferraro, R. Bonifacio, Ph.W. Courteille,
C. Zimmermann, quant-ph/0311012
Q 32 Poster Laserspektroskopie und Laser in der Umweltmesstechnik
Zeit: Donnerstag 14:00–16:00 Raum: Schellingstr. 3
Q 32.1 Do 14:00 Schellingstr. 3
Observation of Large Atomic-Recoil Induced Asymmetries in
Cold Atom Spectroscopy — •Guido Wilpers, Christopher W.
Oates, and Leo Hollberg — National Institute of Standards and
Technology, 325 Broadway, Boulder, Co. 80305, USA
The atomic recoil effect leads to large (25 %) asymmetries in simple
spectroscopic investigations of Ca atoms that have been laser-cooled to
10 µK. Starting with spectra from the more familiar Doppler-broadened
domain, we show how the fundamental asymmetry between absorption
and stimulated emission of light manifests itself when shorter spectroscopic
pulses lead to the Fourier transform regime. These effects occur
on frequency scales much larger than the size of the recoil shift itself,
and have not been observed before in saturation spectroscopy. These results
are relevant to state-of-the-art optical atomic clocks based on freely
expanding neutral atoms.
Q 32.2 Do 14:00 Schellingstr. 3
Investigation of long-range interactions of calcium atoms — •O.
Allard, St. Falke, H. Knöckel, and E. Tiemann — Institut für
Quantenoptik, Universität Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover,
Germany
Recent results on the photoassociation of two calcium atoms at the
1 P1+ 1 S0 asymptote[1] and the development of an optical frequency standard
on the 1 S0 → 3 P1(mj = 0) intercombination transition[2] show the
necessity for a quantitative description of the cold collision properties.
We published recently results on the 1 S0+ 1 S0 asymptote obtained by
Doppler-limited molecular spectroscopy allowing us to set confidence intervals
for the C6, C8, and C10 coefficients of the dispersion interaction[3].
Moreover, it allowed us to determine the sign of the scattering length.
We develop a molecular beam experiment to perform Doppler-free
spectroscopy in order to reach better accuracy for the description of
the long-range part of the inter-atomic interaction, e.g., at the 1 S0+ 1 S0
ground state asymptote. We will present goals and status of our experiment.
[1] C. Degenhardt et.al.: Phys. Rev. A 67, 043408 (2003)
[2] G. Wilpers et.al.: Phys. Rev. Lett. 89, 230801 (2002)
[3] O. Allard et.al.: Eur. Phys. J. D 26, 155 (2003), O. Allard et.al.: Phys.
Rev. A 66, 042503 (2002)
Q 32.3 Do 14:00 Schellingstr. 3
Eine optische Calcium-Atomuhr mit hoher Stabilität —
Tatiana Nazarova 1 , Carsten Degenhardt 1 , Christian
Lisdat 2 , Hardo Stoehr 1 , Harald Schnatz 1 , Burghard Lipphardt
1 , Jürgen Helmcke 1 , Uwe Sterr 1 und Fritz Riehle 1
— 1 Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, 38116
Braunschweig — 2 Institut für Quantenoptik, Universität Hannover,
Welfengarten 1, 30167 Hannover
Optische Frequenznormale mit Neutralatomen lassen geringe Unsicherheiten
und eine hohe Stabilität erwarten. Am optischen Frequenznormal
der PTB auf der Basis des Calcium-Interkombinationsübergangs 1 S0− 3 P1
wird ein neuartiges Quenchkühlverfahren angewendet, um ca. 10 7 Calciumatome
auf Temperaturen von ca. 10 µK abzukühlen, die dann mit
einem hochstabilen Diodenlaser abgefragt werden.
Für die Frequenzverschiebung durch Stöße wurde eine verringerte obere
Grenze bestimmt; damit trägt die Stoßverschiebung bei den üblichen
Dichten von 10 10 cm −3 mit weniger als einem Hertz (∆ν/ν < 10 −15 )
zur Unsicherheit bei. Weitere Unsicherheiten durch die Restbewegung
der Atome in Verbindung mit einer nicht perfekten Justage der anregenden
Laserstrahlen und Phasenverschiebungen im Strahlengang können
durch den Vergleich verschiedener Atominterferometer und mit optischer
Interferometrie identifiziert und bei der optischen Frequenzmessung bis
113
auf wenige Hertz korrigiert werden. Untersuchungen zum Erreichen des
Quantenprojektionsrauschlimits mit einer zustandsselektiven Nachweismethode,
das in unserem Fall einer theoretischen Frequenzinstabilität
von σy(1s) < 10 −16 entspricht, werden vorgestellt.
Q 32.4 Do 14:00 Schellingstr. 3
Optical Frequency Standard with Cold Sr Atoms — Paul-Eric
Pottie, Tomas Binnewies, Hardo Stoehr, Uwe Sterr, Juergen
Helmcke, and Fritz Riehle — Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
Bundesallee 100, 38116 Braunschweig
A new optical frequency standard with cold Sr atoms is under construction
at PTB. The ultra-narrow line on the forbidden 1 S0 → 3 P0
transition of 87 Sr ( 3 P0 natural lifetime is approx. 100 s), and the ability
to interrogate Sr atoms in a perturbation-free dipole trap promise an
unprecedented small inaccuracy and a relative frequency instability, well
below 10 −15 τ −1/2 . The spectral noise density of the interrogation laser
frequency fluctuations and its spectral aliasing by the Dick effect are
key parameters for the frequency instability of the future frequency standard.
To reach the frequency instability that would be possible with long
interaction times in a dipole trap, the low frequency fluctuations of the
interrogation laser frequency have to be reduced, using a pre-stabilization
scheme. For this pre-stabilization it is essential to get as many cold atoms
as possible in a time as short as possible. Our experimental set-up is optimized
for that purpose. Sr atoms are first slowed in a Zeeman slower,
then deflected with the help of a 2-D molasses, and trapped in a MOT.
We will present the parameters of our MOT and its implication on an
optical frequency standard.We will show the realization of an efficient
atomic source of cold Sr atoms and the construction of an ultra-stable
laser for the interrogation of the atoms.
Q 32.5 Do 14:00 Schellingstr. 3
Laser frequency offset locking using a side of filter technique —
•Gunnar Ritt 1 , Giovanni Cennini 1 , Carsten Geckeler 1 , Martin
Weitz 1 , and Sebastian Fray 2 — 1 Physikalisches Institut der Universität
Tübingen, Auf der Morgenstelle 14, 72076 Tübingen — 2 Max-
Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, 85748
Garching
Applications of lasers in the areas of spectroscopy, laser cooling and
trapping usually require for a precise control and stabilization of frequencies.
We have developed a novel scheme for frequency offset locking that
is based on generating the error signal from the amplitude response of a
sharp electronic rf bandpass filter. Following standard techniques, a beat
signal is generated between the laser to be frequency stabilized and a
second laser with known frequency. A frequency dependent error signal
is generated from this beat signal by using the amplitude response of an
electronic bandpass filter. The steep slope of the error signal near the
zero-crossing allows for precise frequency locking by a servo loop, while
simultaneously a very broad capture range of several hundreds of MHz
is obtained. We have demonstrated the scheme by locking the frequency
of two diode lasers to a difference frequency of 6.8GHz. Moreover, we
have generated frequency jumps up to 200MHz within ms time intervals
by electronically varying the frequency of a microwave local oscillator
used in the setup. The locking scheme is succesfully being operated in
an experiment creating Bose-Einstein condensation in a CO2-laser dipole
trap.