Lasersystem zur Untersuchung der Dynamik eines Zwei-Niveau-Atoms

• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: Funded in 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 62297399

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Im Rahmen des Projektes ist es gelungen, eine lonenfalle mit einem möglichst freien optischen Zugang zu bauen. Die Abschattung durch die Elektroden ist kleiner als 5%. Diese Falle wurde mit einem tiefen Parabolspiegel kombiniert, der die elektrische Dipolmode, an die das Ion koppelt, in eine kollimierte Mode konvertiert. Insgesamt liegt die Koppeleffizienz bei 94%. Es gelang ein einzelnes Ytterbium-Ion in dieser stark asymmetrischen Falle zu fangen und mithilfe von Laserstrahlung so zu kühlen, dass es mit einer Genauigkeit von derzeit besser als 250nm im Brennpunkt des Parabolspiegels positioniert werden kann. Das einzelne Ion wurde zum einen über die Abbildung auf eine Kamera und zum anderen über die Beobachtung von Antibunching in der Intensitätskorrelation nachgewiesen. Für die geplante Demonstration der hoch-effizienten Absorption eines schwachen Lichtpulses durch das einzelne im freien Raum gefangene Ion muss der Lichtpuls eine exponentiell ansteigende Flanke haben. Dies wurde ebenfalls schon mit dem Lasersystem demonstriert. An den weiteren Projektzielen wird noch gearbeitet.

Publications

• "Interferometric null test of a deep parabolic reflector generating a Hertzian dipole field". Applied Optics 47, 5570 (2008)
  G. Leuchs, K. Mantel, A. Berger, H. Konermann, M. Sondermann, U. Peschel, N. Lindlein, J. Schwider
  
• "Stylus trap for enhanced access and handling". Nature Physics 5, 551 (2009)
  R. Maiwald, D. Leibfried, J. Britton, J.C. Bergquist, G. Leuchs, D.J. Wineland
  
• "A Single Ion Headlight". Proceedings of the International Quantum Electronics Conference and Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim 2011, 2. (Optical Society of America, 2011), paper 11155
  R. Malwald, A. Golla, M. Fischer, B. Chalopin, M. Bader, S. Heugel, V. Elman, A. S. Villar, M. Sondermann, G. Leuchs
  
• "Generation of a wave packet tailored to efficient free space excitation of a single atom". European Physical Journal D (online 20 July 2012
  Golla, B. Chalopin, M. Bader, I. Harder, K. Mantel, R. Malwald, N. Lindlein, M. Sondermann, G. Leuchs