Sympathetische Kühlung von Rb- Rb-Gemischen

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38 4. Experimenteller Aufbau Spektroskopie +RF−Lock Legende: Shutter Wellenplatte Offset−Lock von Laser n n Fasereinkoppler Spektro− skopie AOM Spektroskopie +RF−Lock Spektroskopie +RF−Lock 5: RP85 4: MOT85 3: RP87 2: UP87 Abbildung 4.11.: Übersicht über den optischen Aufbau UP RP AOM AOM AOM Spektro− skopie 1: TA 4 Abb MOT 1
4.2. Erzeugung kalter Isotopengemische 39 87 Rb-MOT-Lichts auszugleichen. Die gemeinsame MOT wird nur kurz betrieben und die Leistung der 85 Rb-MOT ist sehr gering, da von diesem Isotop wesentlich weniger Atome benötigt werden. Es wurde ebenfalls versucht, für die volle Dauer der MOT-Phase die 85 Rb-MOT mitzubetreiben, um so auf den Umschaltvorgang verzichten zu können. Dies hat sich jedoch als nicht günstig erwiesen, da der TA im zwei-modigen Betrieb auch diverse Misch-Moden erzeugt [35], welche nicht nur die für die Zweifach-MOT nutzbare Leistung schmälern, sondern im Fall kleiner 85 Rb-Beimischungen sogar wesentlich stärker als die 85 Rb-Mode sind. Es wird daher immer wenigstens so viel 85 Rb-Licht beigemischt, daß sich ein Leistungs-Verhältnis von ≈2:1 an 85 Rb-Nutz-Mode zu Stör-Moden ergibt. 4.2.5. Umladen in die Magnetfalle Um nach dem Laden der gemeinsamen MOT die Dichte in der Falle zu erhöhen, wird für 85 ms die Verstimmung der MOTs um 2–3 MHz für 87 Rb bzw. ≈2 MHz für 85 Rb erhöht. Anschließend wird in einer weit verstimmten (60–80 MHz) optischen Melasse, d. h. bei abgeschaltetem Magnetfeld, 87 Rb 14 ms lang weiter abgekühlt. Für 85 Rb ist keine Melasse-Phase vorgesehen. Um möglichst viele der in der MOT gefangenen Atome in die Quadrupolfalle laden zu können, werden diese durch Einstrahlen von jeweils zwei zirkular polarisierten Strahlen spinpolarisiert. Die Übergänge zeigt Abbildung 4.12 auf der nächsten Seite. Bei 85 Rb wird der Umpump-Strahl für den F =3 → F ′ =3 -Übergang durch einen akusto-optischen Modulator (AOM) aus dem MOT-Laser generiert. Der AOM verstimmt das Licht dabei um 121 MHz-∆85, mit ∆85 der Verstimmung der 85 Rb-MOT (vgl. Abbildung A.2 auf Seite 70). Der entsprechende Strahl bei 87 Rb wird durch einen eigenen Diodenlaser (“2: UP” in Abbildung 4.11 auf der vorherigen Seite) erzeugt, den Master der Differenzfrequenz-Stabilisierung des TA. Am Ende des Umpump-Vorgangs befindet sich 87 Rb im |F =2,mF =+2〉 -Zustand und 85 Rb im |F=3,mF=+3〉 -Zustand. 4.2.6. Transfer Die in der Quadrupol-Falle gefangenen Atome werden mit demselben Zyklus in die UHV- Kammer transferiert, der auch schon für den Einzel-Isotop-Fall benutzt wurde. Eine detailierte Beschreibung enthält Referenz [24], ein kurzer Abriß sei aber hier noch einmal gegeben: Das Quadrupolfeld der Magnetfalle in der MOT-Vakuumkammer wird in die UHV-Kammer verschoben, indem das Magnetfeld mit einer Reihe flacher Spulenpaare (siehe Abbildung 4.13 auf Seite 41) schrittweise weitergereicht wird. Dabei gilt es, wiederholte Änderungen des Aspektverhältnisses, die zu parametrischem Heizen führen würden, zu vermeiden. Neben dem Aspektverhältnis sind die einzigen anderen Freiheitsgrade des Aufbaus die Gesamtstärke der Falle und ihre Position entlang der Verschiebungs-Achse. Diese drei Freiheitsgrade können durch die Ströme dreier benachbarter Spulenpaare kontrolliert werden. Es müssen also immer nur drei der insgesamt 13 Spulen gleichzeitig betrieben werden, so daß auch drei Netzteile und drei 1:5-MOSFET-Umschalter ausreichen sollten. Ein viertes
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