Mesure in situ de la birefringence de fenêtre sous vide utilisant 25mg+ fluorescence

Résumé

Présenté ici est une méthode pour mesurer la birefringence des fenêtres sous vide en maximisant les nombres de fluorescence émis par Doppler refroidi ²⁵Mg⁺ ions dans un piège à ions. La birefringence des fenêtres sous vide va changer les états de polarisation du laser, qui peut être compensé en changeant les angles azimuthal des plaques d’onde externes.

Résumé

Un contrôle précis des états de polarisation de la lumière laser est important dans les expériences de mesure de précision. Dans les expériences impliquant l’utilisation d’un environnement de vide, l’effet de birefringence induit par le stress des fenêtres sous vide affectera les états de polarisation de la lumière laser à l’intérieur du système de vide, et il est très difficile de mesurer et d’optimiser les états de polarisation de la lumière laser in situ. Le but de ce protocole est de démontrer comment optimiser les états de polarisation de la lumière laser basée sur la fluorescence des ions dans le système de vide, et comment calculer la birefringence des fenêtres à vide basée sur les angles azimuthal des plaques d’onde externes avec la matrice Mueller. La fluorescence de ²⁵Mg⁺ ions induite par la lumière laser qui résonne avec la transition de |3²P_3/2,F = 4, m_F = 4 → | 3²S_1/2,F = 3, m_F = 3est sensible à   l’état de polarisation de la lumière laser, et la fluorescence maximale sera observée avec la lumière circulaire pure polarisée. Une combinaison de plaque à demi-onde (HWP) et de plaque à quart d’onde (QWP) peut atteindre un retard de phase arbitraire et est utilisée pour compenser la birefringence de la fenêtre sous vide. Dans cette expérience, l’état de polarisation de la lumière laser est optimisé en fonction de la fluorescence de ²⁵Mg⁺ ion avec une paire de HWP et QWP à l’extérieur de la chambre à vide. En ajustant les angles azimuthal du HWP et du QWP pour obtenir une fluorescence maximale des ions, on peut obtenir une lumière pure polarisée circulairement à l’intérieur de la chambre à vide. Avec les informations sur les angles azimuthal des HWP externes et QWP, la birefringence de la fenêtre sous vide peut être déterminée.

Introduction

Dans de nombreux domaines de recherche tels que les expériences atome froid¹, la mesure du dipôle électrique moment², test de parité-non-conservation³, la mesure de la birefringence de vide⁴, horloges optiques⁵, expériences d’optique quantique⁶, et l’étude de cristal liquide⁷, il est important de mesurer avec précision et contrôler avec précision les états de polarisation de la lumière laser.

Dans les expériences impliquant l’utilisation d’un environnement de vide, l’effet de....

Protocole

1. Mettre en place les directions de référence pour les polariseurs A et B

1. Placez le polariseur A et le polariseur B dans le rayon laser (280 nm quatrième laser harmonique).
2. Assurez-vous que le faisceau laser est perpendiculaire aux surfaces des polariseurs en ajustant soigneusement les supports polarisants pour garder la lumière de rétro-réflexion coïncident avec la lumière incidente.
   REMARQUE : Toutes les procédures d’alignement suivantes pour les composants optiques doivent suivre la même règle. Le placement du polariseur A et B dans le chemin laser n’est pas important. L’espacement entre eux devrait être assez grand pour l’ajustement pratiqu....

Résultats

La figure 3 montre la trajectoire de faisceau de l’expérience. Le polariseur B de la figure 3a est supprimé après l’initialisation de l’angle (figure 3b). Le laser est passé par un polariseur, un HWP, un QWP, et la fenêtre sous vide, séquentiellement. Le vecteur Stokes du laser est , où es.......

Discussion

Ce manuscrit décrit une méthode pour effectuer la mesure in situ de la birefringence de la fenêtre sous vide et les états de polarisation de la lumière laser à l’intérieur de la chambre à vide. En ajustant les angles azimuthal du HWP et du QWP (α et β), l’effet de la birefringence de la fenêtre sous vide (δ et θ) peut être compensé de sorte que le laser à l’intérieur de la chambre à vide est une lumière pure polarisée circulairement. À ce stade, il existe une relation certaine entre la birefringence de la fenêtre sous vi.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Laser de refroidissement Doppler 280 nm	Toptica	SYST DL-FHG Pro 280	Laser de refroidissement Doppler
285 nm Laser d’ionisation	Toptica	SYST DL-FHG Pro 285	Laser d’ionisation
Laser d’ablation	Changchun New Industries Technologie optoélectronique	EL-532-1.5W	Q-switched Nd :YAG
laser AOM	Gooch & Housego	AOMO 3200-1220	wavelengh jusqu’à 257 nm
Caméra EMCCD	Andor	iXon3 897	imagerie de 25Mg+ dans un piège à ions
Polariseur Glan-Taylor	Union Optic Rapport		de distinction personnalisé 1e-6 Demi-plaque
d’onde	Union Optic Sur	mesure	en quartz
Tube multiplicateur de photons	Hamamatsu	H8259-09	comptage fluorescent
Capteur de puissance Moniteur	puissance laser	Thorlabs	PM100D
Quart de plaque d’onde	Union Optique Sur	mesure	en quartz
Miroir Union	Optic Diélectrique	personnalisé	revêtu pour 280 nm
Étage de rotation du moteur pas à pas	K10CR1 / M	Plaques d’ondes rotatives
Chambre à vide	Kimball Physics	MCF800-SphSq-G2E4C4	en titane
Fenêtre sous vide	Union Optic	Sur mesure	en silice fondue

de Thorlabs