In Situ Medición de la Birefringencia de la Ventana de Vacío usando 25Mg+ Fluorescencia

Resumen

Aquí se presenta un método para medir la birefringencia de las ventanas de vacío maximizando los recuentos de fluorescencia emitidos por Doppler enfriado ²⁵Mg⁺ iones en una trampa de iones. La birefringencia de las ventanas de vacío cambiará los estados de polarización del láser, que se puede compensar cambiando los ángulos acimutales de las placas de onda externas.

Resumen

El control preciso de los estados de polarización de la luz láser es importante en los experimentos de medición de precisión. En los experimentos que implican el uso de un entorno de vacío, el efecto de birefringencia inducido por el estrés de las ventanas de vacío afectará a los estados de polarización de la luz láser dentro del sistema de vacío, y es muy difícil medir y optimizar los estados de polarización de la luz láser in situ. El propósito de este protocolo es demostrar cómo optimizar los estados de polarización de la luz láser basados en la fluorescencia de iones en el sistema de vacío, y cómo calcular la birefringencia de las ventanas de vacío basadas en ángulos azimutales de placas de onda externas con matriz Mueller. La fluorescencia de ²⁵Mg⁺ iones inducidas por la luz láser que es resonante con la transición de 3²P_3/2,F a 4, m_F a 4 → | 3²S_1/2,F a 3, m_F a 3es sensible al estado de   polarización de la luz láser, y la fluorescencia máxima se observará con luz polarizada circular pura. Una combinación de placa de media onda (HWP) y placa de cuarto de onda (QWP) puede lograr un retardo de fase arbitrario y se utiliza para compensar la birefringencia de la ventana de vacío. En este experimento, el estado de polarización de la luz láser se optimiza en función de la fluorescencia de ²⁵Mg⁺ ion con un par de HWP y QWP fuera de la cámara de vacío. Al ajustar los ángulos acimutales del HWP y QWP para obtener la máxima fluorescencia iónica, se puede obtener una luz polarizada circular pura dentro de la cámara de vacío. Con la información sobre los ángulos acimutales del HWP y QWP externos, se puede determinar la birefringencia de la ventana de vacío.

Introducción

En muchos campos de investigación como experimentos de átomos fríos¹, medición del dipolo eléctrico momento², prueba de paridad-no conservación³, medición de la birefringencia de vacío⁴, relojes ópticos⁵, experimentos de óptica cuántica⁶, y estudio de cristal líquido⁷, es importante medir con precisión y controlar con precisión los estados de polarización de la luz láser.

En los experimentos que implican el uso de un entorno de vacío, el efecto de birefringencia inducido por ....

Protocolo

1. Configure las direcciones de referencia para los polarizadores A y B

1. Coloque el polarizador A y el polarizador B en la trayectoria del rayo láser (280 nm cuarto láser armónico).
2. Asegúrese de que el rayo láser es perpendicular a las superficies de los polarizadores ajustando cuidadosamente los soportes del polarizador para mantener la luz de retrorresciendo coincidente con la luz incidente.
   NOTA: Todos los siguientes procedimientos de alineación para los componentes ópticos deben seguir la misma regla. La colocación del polarizador A y B en la trayectoria del láser no es importante. El espaciado entre ellos debe ser lo suficientemente grande p....

Resultados

La Figura 3 muestra la trayectoria de la viga del experimento. El polarizador B de la Figura 3a se elimina después de la inicialización del ángulo(Figura 3b). El láser pasó a través de un polarizador, un HWP, un QWP y la ventana de vacío, secuencialmente. El vector Stokes del láser es, don.......

Discusión

Este manuscrito describe un método para realizar la medición in situ de la birefringencia de la ventana de vacío y los estados de polarización de la luz láser dentro de la cámara de vacío. Al ajustar los ángulos azimutales del HWP y el QWP (α y β), el efecto de la birefringencia de la ventana de vacío (δ y ) se puede compensar de modo que el láser dentro de la cámara de vacío sea una luz polarizada circular pura. En este punto, existe una relación definitiva entre la birefringencia de la ventana de vacío y los ángulos ac.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Láser de enfriamiento Doppler de 280 nm	Toptica	SYST DL-FHG Pro 280	Láser de enfriamiento Doppler
Láser de ionización de 285 nm	Toptica	SYST DL-FHG Pro 285	láser de ionización
ablación	Changchun New Industries Tecnología de optoelectrónica	EL-532-1.5W	Q-switched Láser Nd:YAG
AOM	Gooch & Housego	AOMO 3200-1220 longitud de	onda hasta 257 nm
Cámara EMCCD	Andor	iXon3 897	Imágenes de 25Mg+ en trampa
de iones Polarizador Glan-Taylor	Union Optic	Relación	distinción personalizada 1e-6
Media placa de onda	Union Optic	Hecho a medida	de cuarzo
Tubo multiplicador de fotones	Hamamatsu	H8259-09	conteo fluorescente
Medidor de potencia	Thorlabs	PM100D	potencia láser
Cuarto de placa de onda	Union Optic	Hecho a medida	de cuarzo
Mirror	Union Optic	Dieléctrico personalizado	para 280 nm
Etapa de rotación del motor paso a paso	Thorlabs	K10CR1/M	de onda giratoria
Cámara de vacío	Kimball Physics	MCF800-SphSq-G2E4C4	fabricado en Titanio
Ventana de vacío	Union Optic	Hecho a medida	de sílice fundida

Láser de de monitor de placas