In Situ Messung der Vakuumfenster-Birefabenz mit ²⁵Mg⁺ Fluoreszenz

Die hier vorgestellte Methode kann verwendet werden, um in einer Birefreringität von Vakuumfenstern zu kompensieren, ein rein polarisiertes Licht innerhalb einer Vakuumkammer zu erzeugen. Es kann viele Anwendungen in der Fortsetzung von Experimenten mit kalten Atomen oder Ionen haben. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass nicht nur Atome oder Ionen nicht nur als zu startende Objekte, sondern auch als In-situ-Detektoren von Polarisationszuständen verwendet werden.

So können wir vermeiden, einen Polarisationsanalysator in das Vakuumsystem zu stecken. Die Demonstration des Verfahrens wird Wen Hao Yuan, ein Ingenieur aus unserem Labor, Zhi Yu Ma und Peng Hao, zwei Doktoranden aus unserem Labor. Um die Referenzrichtungen für die Polarisatoren A und B einzurichten, legen Sie die Polarisatoren in den Pfad eines 280 Nanometer vierten harmonischen Laserstrahls und passen Sie die Polarisatorhalter sorgfältig an, um das Rückreflexionslicht mit dem einfallenden Licht zu halten, um den Laserstrahl senkrecht zu den Polarisatoroberflächen zu halten.

Platzieren Sie einen Leistungsmesser hinter polarisatorier A, und drehen Sie den Polarisator, um die Ausgangsleistung zu maximieren. Zeichnen Sie den Winkel des Polarisators A von Stepper Motor Rotation Stage und die Leistung hinter Polarisator A, durch Leistungsmesser auf. Legen Sie als Nächstes den Leistungsmesser hinter polarisierer B und drehen Sie Polarisator B, um die Ausgangsleistung zu maximieren.

Zeichnen Sie den Winkel des Polarisators B, nach Stepper Motor Rotation Stage und die Leistung hinter Polarisator B, durch Leistungsmesser auf. Um die Referenzrichtungen für die azimutalen Winkel der Wellenplatten einzurichten, legen Sie eine halbwellige Platte in den Strahlpfad zwischen den Polarisatoren und drehen Sie die Wellenplatte, um die Ausgangsleistung zu maximieren. Verwenden Sie den Leistungsmesser hinter Polarisator B, um die Drehwinkel und die Ausgangslaserleistungen aufzuzeichnen.

Legen Sie eine Viertelwellenplatte in den Strahlweg zwischen der Halbwellenplatte und dem Polarisator B, und drehen Sie die Viertelwellenplatte, um die Ausgangsleistung zu maximieren. Verwenden Sie den Leistungsmesser hinter Polarisator B, um die Drehwinkel und die Ausgangslaserleistungen aufzuzeichnen. Entfernen Sie dann Polarisator B und den Leistungsmesser vom Strahlweg.

Verwenden Sie zwei Spiegel, um den Laserstrahl in die Vakuumkammer zu lenken, in der eine Ionenfalle untergebracht ist, um mit Magnesium-25-Ionen zu interagieren. Für die Dopplerkühlung einzelner Magnesium-25-Ionen wurde zunächst ein 532-Nanometer-Ablationslaser und ein 285-Nanometer-Ionisationslaser gedreht. Um sicherzustellen, dass nur ein Ionen in der Ionenfalle gefangen ist, sehen Sie sich das Bild eines Electron Multiplizierten geladenen gekoppelten Geräts an.

Magnesiumatome haben drei Isotope, daher werden wir sicher sein, Magnesium-25-Isotope mit der richtigen Ionisationshäufigkeit zu analysieren. Passen Sie dann den HEM-Haltespulenstrom an, um das Magnetfeld auf 6,5 Gals einzustellen. Um die Doppler-Kühllaserfrequenz auf ein Wellenlängenmessgerät zu sperren, verwenden Sie einen Frequenzzähler zur Haut die Frequenz des 280-Nanometer-Lasers und des Photonenmultiplikator-Rohrs, während Sie ein Wellenlängenmesser verwenden, um die Frequenz des Lasers aufzuzeichnen.

Wenn die Resonanzfrequenz, mit der die Fluoreszenzrate ein Maximum erreicht, verwenden Sie ein digitales Servo-Steuerprogramm, um die Laserfrequenz an das Wellenlängenmessgerät zu sperren. Um die Intensität des Lasers auf die Sättigungsintensität einzustellen, passen Sie die Antriebskraft eines akusto-optischen Modulators an, um die Leistung des Lasers einzustellen. Zeichnen Sie die Leistung und die Fluoreszenzanzahl auf und verwenden Sie die entsprechenden Gleichungen, um die Kurve der Leistung und die Fluoreszenzzählung anzupassen, um die Sättigungsleistung zu erhalten.

Passen Sie dann den akusto-optischen Modulator an, um die Laserleistung auf die festgelegte Sättigungsleistung einzustellen. Alternativ können Sie die azimutalen Winkel der Halb- und Viertelwellenplatten in der Nähe anpassen, um die Fluoreszenzzählungen von Hand zu maximieren und die azimutalen Winkel der Platten bei ihrer maximalen Anzahl aufzuzeichnen. Verwenden Sie dann die Schrittmotorrotationsstufen, um die Platten zu drehen und die Drehwinkel und die entsprechenden Fluoreszenzzahlen aufzuzeichnen.

Da Magnesium-25-Ionen 48 Zeeman-Spiegel aufweisen, können analytische Lösungen nicht aus den Geschwindigkeitsgleichungen abgeleitet werden. Diese Daten können jedoch durch ein numerisches Programm simuliert werden. Hier werden die Beziehungen zwischen den Polarisationszuständen und den Fluoreszenzzählungen unter unterschiedlichen Lichtintensitäten dargestellt, was darauf hindeutet, dass der Polarisationszustand des Lichts in der Vakuumkammer für diese Analyse größer als 0,999 war, als die Fluoreszenzzahlen maximiert wurden.

An dieser Position betrug die Fluktuation der Fluoreszenzzahl weniger als 2%Hier wird das Verhältnis der Laserleistung und der Fluoreszenzzählungen unter verschiedenen D-Stimmfrequenzen gezeigt. Das Plotten der Daten in Kurven ermöglicht die Bestimmung des gesättigten Leistungswertes bei jeder Frequenz. Durch die Fixierung des Azimutwinkels einer Wellenplatte, das Drehen der anderen und die Aufzeichnung der Winkel und der Fluoreszenzzahlen können Unterschiede zwischen den theoretischen und experimentellen Ergebnissen beurteilt werden.

In dieser Analyse wurden die theoretischen und experimentellen Daten eng aufeinander abgestimmt, was die Zuverlässigkeit der Methode demonstrierte. Wenn Sie die Polarisatoren und die Wellenplatten in Laserpfade setzen, denken Sie daran, dass der Laserstrahl senkrecht zu den Oberflächen auf jedem Polarisationselement sein muss. Da Birefringence oder Fenster von der Temperatur beeinflusst wird, können wir diese einfache und schnelle Methode verwenden, um einige Effekte in Echtzeit zu kompensieren, für Ihr Feedback zwei Wellenplatten.

Diese Methode dient zur Messung von Messungen, zur Birefabringen von Fenstern in vakuumbasierten Feldern wie optischen Uhren und Experimenten.