Experimental investigation of atom guiding in photonic bandgap fibers with Rb atoms
Final Report Abstract
Das Führen und der Transport von Materiewellen ist eine wichtige Voraussetzung für viele Experimente mit kalten Atomen. Mögliche Realisierungen wurden viele Jahre sowohl experimentell als auch theoretisch studiert. Sogenannte photonischen Kristallfasern mit hohlem Kern stellen eine vielversprechende Alternative zu bestehenden Materiewellenleitern dar. Im Rahmen dieses Projekts ist es nun erstmals gelungen, kalte, langsame Atome über eine Distanz von 9cm zu führen und die Eigenschaften der geführten Atome zu studieren. Ein im Inneren der Hohlkernfaser konzentriertes Lichtfeld sorgt über die optische Dipolkraft für ein „Führungspotential“. Die vor einem Ende der Faser erzeugten kalten Atome werden zunächst an die Faserspitze herangeschoben, durch die Dipolkraft in das Innere der Faser hineingezogen und nach dem Transport durch die Faser am anderen Ende detektiert. Durch diese Vorgehensweise konnten mehr als 7000 Atome bei einem Fluss von mehr ca. 1.2 × 10^5 Atom pro Sekunde durch ein 9cm langes Faserstück transportiert werden. Durch Modulation des Führungspotentials konnten zudem die Eigenschaften der geführten Atome studiert und charakterisiert werden. Die erzielten Resultate zeigen deutlich, dass durch den gewählten Ansatz Atome über makroskopische Strecken geführt werden können. Durch eine Erweiterung auf Bose- Einstein-kondensierte Atome sollten kontinuierliche Atomlaser und geführte Atominterferometer realisiert werden können. Zudem stellt das Gesamtsystem aus kalten Atomen im Inneren der Faser einen äußerst interessanten Zugang zu eindimensionalen Quantengasen und stark gekoppelten Licht-Materie-Systeme dar.
Publications
- Entwicklung eines neuartigen, laserbasierten, photonischen Wellenleiters für ultrakalte Atome. Dissertation, 2008
Stefan Vorrath
- Efficient Guiding of Cold Atoms through a Photonic Band Gap Fiber. New J. Phys. 12 123015 (2010)
S. Vorrath, S. A. Möller, P. Windpassinger, K. Bongs, K. Sengstock
