הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

קירור גז פרמי Ultracold לכודים Optically ידי נהיגה תקופתיים

7.3K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/55409

⸱

30 במרץ 2017

 ,  , 
1Department of Physics, Indiana University–Purdue University Indianapolis (IUPUI)

במאמר זה

סיכום

אנו מציגים שיטת נהיגה פרמטרית לקירור גז פרמי אולטרה-קר במלכודת דיפול אופטית צולבת. שיטה זו מסירה באופן סלקטיבי אטומים בעלי אנרגיה גבוהה מהמלכודת על ידי אפנון מעת לעת של עומק המלכודת בתדרים המהדהדים עם הרכיבים האנהרמוניים של פוטנציאל הלכידה.

תקציר

אנו מציגים שיטת קירור לגז פרמי קר על ידי הנעה פרמטרית של תנועות אטומיות במלכודת דיפול אופטית צולבת (ODT). השיטה שלנו משתמשת באנהרמוניות של ה-ODT, שבה האטומים החמים יותר בקצה המלכודת מרגישים את המרכיבים האנהרמוניים של פוטנציאל הלכידה, בעוד שהאטומים הקרים יותר במרכז המלכודת מרגישים את ההרמוני. על ידי אפנון עומק המלכודת בתדרים המהדהדים עם הרכיבים האנהרמוניים, אנו מעוררים באופן סלקטיבי את האטומים החמים יותר מחוץ למלכודת תוך שמירה על האטומים הקרים יותר במלכודת, ויוצרים קירור פרמטרי. פרוטוקול ניסיוני זה מתחיל במלכודת מגנטו-אופטית (MOT) שנטענת על ידי זימן איטי יותר. האטומים המקוררים מראש ב-MOT מועברים לאחר מכן ל-ODT, ומופעל שדה מגנטי הטיה ליצירת גז פרמי אינטראקציה. לאחר מכן אנו מורידים את פוטנציאל הלכידה כדי להכין גז פרמי קר ליד הטמפרטורה המנוונת. לאחר מכן, אנו סוחפים את השדה המגנטי למשטר הלא-אינטראקציה של גז פרמי, שבו הקירור הפרמטרי יכול לבוא לידי ביטוי על ידי אפנון עוצמת אלומות הלכידה האופטיות. אנו מוצאים כי אפקט הקירור הפרמטרי תלוי מאוד בתדרי האפנון ובמשרעות. עם התדר והמשרעת האופטימליים, אנו מודדים את התלות של אנרגיית הענן בזמן האפנון. אנו רואים כי אנרגיית הענן משתנה בצורה אנזוטרופית, כאשר האנרגיה של הכיוון הצירי מופחתת משמעותית על ידי נהיגה פרמטרית. אפקט הקירור מוגבל לכיוון הצירי מכיוון שהאנהרמוניות הדומיננטית של ה-ODT של הקרן החוצה היא לאורך הכיוון הצירי. לבסוף, אנו מציעים להרחיב פרוטוקול זה לפוטנציאל הלכידה של אנהרמוניות גדולה לכל הכיוונים, המספק תוכנית מבטיחה לקירור גזים קוונטיים באמצעות הנעה חיצונית.

מבוא

בשני העשורים האחרונים, טכניקות קירור שונות פותחו ליצירת בוזה-איינשטיין (BEC) ו להתנוון גזי פרמי (DFG) מפני אדים חמים אטומיים 1, 2, 3, 4, 5. BEC ו DFG הם שלבי הרומן של עניין שקיימים טמפרטורות נמוכות מאוד, בדרך כלל מיליונית המעלה מעל האפס המוחלט טמפרטורה, הרבה מתחת לאלו בדרך כלל נמצא על כדור הארץ או בחלל. כדי להשיג בטמפרטורות נמוכות כאלה, שיטות הקירור ביותר להסתמך על הפחתת פוטנציאל לכידה כדי evaporatively לקרר אטומים. עם זאת, התכנית להורדה גם מקטינה את שיעור ההתנגשות של האטומים, אשר מגביל את יעילות הקירור כאשר הגז מגיע משטר הקוונטים 6. במאמר זה, אנו מציגים שיטה "גירוש" אל evaporatively לקרר גז פרום קר בתוך ODT ללאהורדת העומק מלכודת. שיטה זו מבוססת על המחקר שנערך לאחרונה שלנו של פרמטרי קירור 7, מראה כמה יתרונות לעומת התוכניות להורדת 7, 8, 9.

הרעיון המרכזי של תכנית פרמטרית הוא להעסיק את anharmonicity של ODT-הקרן חצתה, מה שהופך את האטומים החמים ליד קצה הפוטנציאל הלכיד להרגיש את התדרים לכידים הנמוכים יותר האטומים הקרים במרכז. anharmonicity זה מאפשר האטומים החמים יגורשו סלקטיבי מהמלכודת כאשר ויסות פוטנציאל הלכידה בתדירויות תהודה עם אטומי בעלי האנרגיה גבוהה.

פרוטוקול הניסוי של קירור פרמטרית דורש גז טרום מקורר noninteracting פרום ליד הטמפרטורה המנוונת. כדי ליישם פרוטוקול זה, אפנן acousto אופטיים (AOM) משמש לווסת את עוצמת קרני לכידה ידי controlling אפנון תדר, עומק וזמן. כדי לאמת את אפקט הקירור, הענן האטום הוא נחקר על ידי הדמיה הקליטה של ​​זמן של הטיסה (TOF), שבו קרן לייזר התהודה מאירה את הענן האטום ואת הצל הקליטה הוא נתפס על ידי מכשיר תשלום מצמידים מצלמה (CCD). מאפייני הענן, כגון מספר האטום, אנרגיה, טמפרטורה, נקבעים על ידי צפיפות הטור. כדי לאפיין את אפקט הקירור, אנו מודדים את התלות של אנרגיות ענן על פי האפנון השונה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

הערה: פרוטוקול זה דורש מנגנון אטום קרים במיוחד בנוי הבית כולל את הציוד הבא: שני לייזרים דיודה חלל חיצוני (ECDL), התקנה נעילה עבור ECDL לקזז תדירות נעילה 10, בלייזר סיב עבור ODT, גידול AOM עבור אפנון עוצמת הלייזר , מערכת אנטנת רדיו תדר (RF) עם מחולל מקור ומגבר כוח, מערכת הדמיה קליטה עם מצלמת CCD, תוכנת מחשב עבור תזמון רכישת רצף ונתונים (DAQ), תוכנת מחשב עבור ניתוח ועיבוד נתוני הדמיה, זוג אלקטרומגנטים עבור שדות מגנטיים MOT והטיית, וכן בתא ואקום ultrahigh כולל תנור 6 Li אדי וכן זימן איטי (שמוצג באיור 1).

זהירות: שלושה לייזרים של כוחות באורכי גל שונים משמשים. אנא להתייעץ גיליונות נתוני בטיחות לייזר רלוונטי ולבחור את משקפי בטיחות לייזר הנכון.

1. תזמון המשךrol

הערה: כל רצפי תזמון נשלטים על ידי כרטיס 128 ערוץ PCI DAQ באמצעות תוכנית מלאה העיתוי. הרזולוציה של רצף העיתוי הוא 100 מיקרו-שניות. תוכניות בקרת המכשור כמה משמשים לשליטה בהגדרות של מכשירים, כגון גנרטור פונקציה שרירותית לייזר סיב (AFG), ODT AFG, גנרטור הדופק שרירותי (APG), AFG אפנון פרמטרית, מרבב MOT, מחולל RF, וכו.

  1. פתח את תוכנית מלאה העיתוי ואת תוכניות שליטה על מכשירים.
    הערה: התכנית מלאת תזמון שולחת TTL (היגיון טרנזיסטור טרנזיסטור) אותות למסופים המלאים להרצת הקבצים המלאה עיתוי. כמה מכשירים מחוברים למחשב ידי GPIB (IEEE 488) לשליטה בזמן אמת.
  2. כתוב את קובץ התזמון הניסוי וכן להגדיר את הפרמטרים תזמון כמפורט בטבלה 1.
    הערה: לאחר רצף MOT העיתוי מודגם גם על ידי איור 2.

2. מצלמת CCD כן

הערה: מצלמת CCD משמשת כדי להקליט את ההדמיה הקליטה של ​​האטומים הקרים, המהווה את כלי האבחון העיקריים של אטומים קרים.

  1. הפעל את נהג מצלמת CCD והתכנית לשליטתה. הגדר את מצלמת CCD כדי velocimetry תמונת חלקיקים (PIV) מצב 11. קבע את זמן החשיפה CCD ל 5 ms.
    הערה: במצב PIV מקטין את פער הזמן בין מסגרת האות ועיון, אשר מגדילה את יחס אות לרעש של ההדמיה הקליטה.
  2. השתמש טריגר חיצוני לשלוט בחשיפת CCD
    הערה: בפעם ההדק CCD מפורט בטבלה 1.

3. 671 ננומטר הכנה לייזר

הערה: ECDL תדר יחיד 671 ננומטר עם כוח פלט 500 mW משמש ליצירת התקררות MOT וקורות לכידה. עוד 671 ננומטר ECDL של 35 mW משמש הדמיה קליטה. שיטת אפנון הנוכחי דיגיטלי ליזר (DLCM)מוחל על ייצוב תדר לייזר 10. רמות האנרגיה 6 Li הקשורים מוצגות איור 3 א. יציבות הטמפרטורה בחדר של C ° 20 ± 1 נדרשת יציבות אופטימלית של נעילה תדר הלייזר.

  1. הכנת לייזר MOT
    הערה: ההתקנה האופטית ותוצאות רלוונטיות של שיטת DLCM מוצגות הפנית 10.
    1. הפעילו את התנור תא גז אטומי 6 Li ולחמם עד 340 מעלות צלזיוס.
    2. לחמם את לייזר נעילה AOM עבור 1 h.
    3. הפעל את בקר נעילת תדר ליזר ולפתוח את התוכנה שלה. הפעילו את אפנון הסורג הנוכחי לייזר של ECDL בתוכנה.
      הערה: תדירות אפנון משרעת של אפנון צורם מוגדרים 5 הרץ ו 1.0 V בהתאמה. תדירות אפנון משרעת של אפנון הנוכחי מוגדרים 100 kHz ו 0.0015 עמ V בהתאמה לצמצם את linewidth לייזר 10.
    4. הפעילו את פליטת ECDL.
      הערה: אור הלייזר עובר דרך ההתקנה MOT אופטי ומגיע בתא ואקום הניסוי.
    5. שנה מעט את הנוכחית של ליזר ECDL ידני לכוון את תדר הליזר עד אות שגיאת הנעילה של קו 6 Li D 2 הוא ציין, כפי שמוצג 3B איור.
    6. הגדר את נקודת נעילת תוכנות שליטה על 2 2 S 1/2 (F = 3/2) → מעבר 2 2 P 3/2 (ראה 3a הדמוי, 3B). ואז לנעול את תדר הלייזר למעבר זה, ולהתאים את נקודת הנעילה למרכז המעבר 10.
      הערה: לאחר תדר הליזר נעול, נעילת אות השגיאה מציגה את תנודות קטנות בנקודת המנעול המתאימה התנודות בתדירות מסביב לנקודת הנעילה.
  2. הכנת לייזר Imaging
    הערה: ההתקנה האופטית ותוצאות רלוונטיות של שיטת הנעילה לקזז מוצגי ההפניה 10.
    1. הפעל את מחולל אותות RF לקזז נעילה.
    2. הפעילו את אפנון של הסורג, ולהגדיל את משרעת אפנון 2 V.
    3. חזור על תהליך כוונון התדר ב-3.1.5 3.1.4.. כדי לקבל את אות השגיאה פועמת בתדר ליזר במשקף נתח ספקטרום RF.
    4. נעילת תדר הלייזר לאות הפועם של קיזוז נעילה באמצעות שני מודולים משוב PID.
      הערה: לאחר תדר הליזר נעול, הספקטרום של האות הפועמת בספקטרום RF יפסיק בנקודת הנעילה.

קליטת 4. הכנת הדמיה

הערה: האטומים נחקרו עם הדמיה קליטה, אשר צריך שתי מסגרות תמונה. האחת עם האטומים היא מסגרת האות, והשנייה בלי אטומים היא הייחוס.

  1. הפעל על APGואת AOM קרן הדמיה.
  2. הגדר את משך הדופק הדמיה כדי 10 מיקרו-שניות, וקבע את שעת הפרדה בין שתי המסגרות הדמיה כדי 5.5 ms.
  3. הגדר את עוצמת קרן הדמיה לכ 0.3 ישבתי, שבו ישבתי = 2.54 mW / cm 2 הוא עוצמת הקליטה הרוויה של קו 2 6 Li D.

5. אטומי קירור עם MOT

הערה: MOT היא שיטת קירור בשימוש נרחבת בניסויים אטומים קרים במיוחד. סעיף זה יוצר MOT של כמיליארד 6 Li אטומים בסביבות 300 μK.

  1. מקור Atom איטי
    1. הפעל את המחממים בתנור.
    2. אחרי הטמפרטורות בתנור להגיע לאזור התפעולי (עיין בטבלה 2), להפעיל מאווררי הקירור עבור זימן איטי. ואז לאט להגביר את הזרם של Turn איטי כדי 9.2 A. על הנוכחי של שני סלילי מוצלב 7 A ו- 1 בהתאמה.
      הערה:התפלגות הטמפרטורה של התנור המפורט בטבלה 2 ממוטב עבור collimation ואת משך חיים של המקור האטום 12. מיקומו של המחממים על התנור מוצג באיור 4.
    3. בטל את חסימת קרן ליזר זימן האיטית על ידי פתיחת התריס האטומי ידנית. הגדר את התדירות של קרן הלייזר 192 MHz אדום-detuned עם 2 2 S 1/2 (F = 3/2) → 2 2 P 3/2 המעבר.
      הערה: עם ההגדרה הזאת, את המהירות של האטומים מואטת מ 1400 מ '/ s ל 100 מ' / s. זימן איטי מוצג באיור 5.
  2. Gradient שדה מגנטי
    הערה: מכשיר זה משתמש זוג סלילי בשליטת מעגל מתג H-גשר לייצר או שדה מגנטי אנטי-הלמהולץ או הלמהולץ. הסלילים הם מקוררים מים כדי למנוע התחממות יתר.
    1. לאט לאט להפעיל את זרימת המים 6 גל / min.
    2. הגדר את H-גשר עבור תצורת השדה המגנטי אנטי-הלמהולץ ידי הפעלת תוכנית מלאה התזמון עם קובץ התזמון טעינת MOT.
    3. הפעל את ספקי הכח המגנטים, ולהגדיר את הזרם של כל סליל כ 18 באמצעות התכנית המלאה שלה, אשר יוצרת שיפוע שדה מגנטי של כ 22 G / סנטימטר עבור MOT.
      הערה: MOT סטטי הוא ציין בתא הניסוי לאחר שיפוע השדה המגנטי מופעלת.
  3. MOT Dynamic
    הערה: ההתקנה האופטית של MOT 6 Li מכילה שלושה זוגות של נגד הפצת קורות MOT עם כל הזוגות מאונכים אחד לשנייה. כל קרן MOT כוללת קרן קירור ואת קרן repumping. עוצמות ותדירות detunings של קורות, אשר נשלטים על ידי AOMs, הן מגוונות עבור שלושת השלבים. מתחי שליטת AOMs נקבעים באמצעות מעגלים מרבב בפיקודו של מערכת בקרת עיתוי. הפרמטרים לשלושה שלבים מפורטים בטבלה 3. הנחה האופטיתמתוך קורות MOT מוצג באיור 6.
    1. טען, לקמפל ולהריץ את קובץ תזמון הניסיוני בתכנית מלאת תזמון על לולאה עם תוכנת השליטה. עיתוי הניסוי מתחיל עם שלב טעינת MOT. מעקב אחר אותות הקרינה MOT של גלאי האור להגיע 2 V, אשר מציין סביב 10 9 אטומים MOT.
      הערה: הקרינה של MOT נאספה על ידי עדשה עם זווית מרחבית של כ 10 -4 rad. מספר אטום טעינת השלב יכול להיות מחושב לפי השיטה ב Reference 13.
    2. השתמש התריס האופטי כדי לחסום את קורות האטה לפני שלב הטעינה מסתיים.
      הערה: התזמון של תריס קרן האטה גם תחת שליטה של עיתוי הניסוי, אשר מופיע בטבלה 1.
    3. עוצמות סט ותדירות detunings של קרני לייזר MOT לפי טבלה 3 עבור שלב הקירור.
      הערה: לאחר שלב הקירור, הטמפרטורה שלMOT מצטמצם לכ 300 μK.
    4. עבור שלב השאיבה, תכנית ניסוי תזמון קובץ לכבות את קורות repumping עם AOM.
      הערה: שלב שאיבת משאבות כל האטומים לתוך מדינות hyperfine הנמוכות 2 2 S 1/2 (F = 1/2).
    5. כבה את קורות MOT ולהעביר את MHz לייזר בתדר 30 מתחת תהודה המעבר האטומית ידי AOM, ולחסום את האור דולף מן AOMs בתריסים אופטי.
      הערה: לאחר שלב MOT, כל דליפה של אור התהודה לענן האטומי תוביל לאובדן אטום. התזמון של הבקרה AOM ו תריס קרן MOT הם כל המפורטים בטבלה 1.
    6. לאחר MOT הדינמי, לרכוש את מסגרות הדמיה מהמצלמה. קבל את ההדמיה הקליטה של ​​MOT.
      הערה: המספר האטומי של MOT הוא כ 10 7 לאחר שלב השאיבה. תמונת קליטה טיפוסית של MOT מוצגת באיור א 7.

6. הכנת גז פרמי Ultracold עם ODT

  1. מלכודת דיפול אופטית
    הערה: ODT הוא הכלי העיקרי ליצירת גזים פרמו קר במיוחד. על מנת ליצור ODT עמוק, לייזר סיב עם כוח פליטה 100 W באורך גל nm 1064 משמש. ההתקנה של ODT מוצגת באיור 8.
    1. הפעילו את זרימת המים לקירור מרוקן קרן לייזר.
    2. קבע את מתח בקרת AOM ODT ל 1 V ידני. הפעילו את סיב לייזר עם כוח פליטה 13 W.
    3. בדוק את אופטיקה ODT עם הצופה אור אינפרא אדום, ולהסיר אבק עם זרימת גז ארגון.
      הערה: אבק על אופטיקה יכול לשנות את הפרופיל המרחבי של ODT, ולגרום לחוסר יציבות של ODT.
    4. צו את AFG לייזר סיב ליצור הדופק לייזר באמצעות תוכנית מלאה AFG.
      הערה: הפלט של הדופק לייזר מופעלת על ידי עיתוי הניסוי, ושעת ההתחלה של דופק זה מוגדר 14 מילישניות לפני סיום שלב הטעינה MOT. Pulsמלא דואר רצף מוצג באיור 1, ואת העיתוי מפורט בטבלת 1.
    5. הגדרה ידנית של המתח מלא AOM ODT ל 8 V (80% מכוח RF הרווי).
      הערה: כוח RF המרבי של נהג AOM צריכה להיות מוגבל ל 80% מהכח הרווי כדי להפחית את השפעת עידוש תרמית.
    6. רוכש את התמונות הקליטות של MOT ו ODT מהמצלמה.
      הערה: בדוק את החפיפה של MOT ו ODT באמצעות הדמית הקליטה שלהם. איור 7b מציג תמונות קליטה טיפוסיות של MOT ו ODT, בהתאמה.
  2. שדה מגנטי Bias וספין שדה RF ערבוב
    הערה: על מנת ליצור גז פרום אינטראקציה, שדה מגנטי הטיה בכיוון האנכי מוחל לכוון את ים -wave אורך פיזור.
    1. הגדר את H-גשר בתוכנית העיתוי הניסוי כך שינויי תצורה השדה המגנטי מ-הלמהולץ אנטי להלמהולץ.
      הערה: הלםסלילי הולץ ליצור את השדה המגנטי הטיה עבור כוונון אינטראקציה interatomic.
    2. הגדר את השדה המגנטי להטיית 330 G בערוץ 2 ו 527.3 G בערוץ 3 של תוכנית מלאה מגנטים.
    3. לתכנת את רצף תזמון הניסוי כדי לטאטא את השדה המגנטי מ 0 ז 330 G לאחר MOT כבויה.
      הערה: לטאטא שדה מגנטי זה מכינה אינטראקציות חלשות 6 Li פרום גז קירור באידוי סטנדרטי.
    4. לתכנת לטאטא שדה מגנטי מ 330 G ל 527 G עבור noninteracting פרום גז 14.
      הערה: רצף השדה המגנטי מן 6.2.1-6.2.4. מוצג באיור 1, ואת העיתוי מפורט בטבלה 1.
    5. החלת דופק RF רועש ליצור תערובת 50:50 של שתי מדינות hyperfine הנמוכות 2 2 S 1/2 (F = 1/2, מ F = ± 1/2) של 6 Li.
    6. כוון את תדר הלייזר נעול התהודה עם האטומים המצויים527.3 G (מקביל למעבר 2 2 S 1/2 (F = 1/2, מ F = -1/2) → 2 2 P 3/2 בשדה מגנטי נמוך) על ידי שינוי תדר פלט של אות RF גֵנֵרָטוֹר.
      הערה: תדירות התהודה למקסימום את מספר האטום של הדמיה הקליטה, אשר משמש כדי להדריך את התאמת התדר. רק האטומים למטה הספין הם צלמו להציג את הענן האטום מכיוון 50:50 תערובות הספין משמשות לצורך הניסוי.
  3. קירור באידוי ידי מלכודת הנמכה
    הערה: קירור באידוי סטנדרטי משמש לקירור אטומי fermionic של 6 Li ליד המשטר המנוון. השלב הראשון של קירור באידוי נשלטת על ידי הדופק של לייזר סיב והשני נשלט על ידי AOM ODT. הגז פורם כמעט המנוון ישמש המדגם עבור קירור פרמטרית.
    1. התחל את השלב הראשון של שנינות קירור באידויh תוכנת השליטה ידי פועם כוח לייזר סיב, אשר מגדילה את עומק מלכודת של ODT ל U 0, ואז חזרה 0.1 U 0 (U 0 הוא העומק מלכודת מלא עם כוח לייזר של 100 וואט). הזמן הכולל של שלב זה הוא 0.5 s.
      הערה: משך הדופק המתאים U 0 צריכה להיות מוגבלת ל 0.5 s, כדי למנוע את אפקט עידוש תרמית.
    2. תכנת את ODT AOM עם עקומה מעריכית כפי שמוצג באיור 1. לאחר השלב הראשון של קירור באידוי נגמר, לחכות 30 ms, ולאחר מכן להתחיל את השלב השני של קירור באידוי ידי הפחתת עומק מלכודת מ 0.1 U 0 כדי 0.01 U 0 דרך AOM ODT. הזמן הכולל של שלב זה הוא 1.5 s.
    3. רוכש את ההדמיה הקליטה של ​​האטומים הקרים לאחר הקירור באידוי.
      הערה: על 10 5 אטומים נותרים ODT לאחר קירור באידוי, אשר יכול להיות מחושב מןתמונה קליטה.

7. קירור פרמטריים

  1. אפנון עומק מלכודת
    1. חכו 100 מילישניות לאחר סריקה מגנטית 527.3 G. לווסת את עומק מלכודת עם AOM ODT ידי U (m t) = 0.01 U 0 (1 + δ cos (ω m t m)), שבו δ הוא עומק אפנון ו ω מ 'הוא אפנון תדר. הגדר את אפנון בזמן t m בתוכנית מלאה AFG אפנון פרמטרית. רצף הזמן של האפנון מוצג באיור 1.
      הערה: זהו צעד מפתח של יישום קירור פרמטרית.
    2. לתכנת את APG כדי לשחרר את האטומים מן ODT ידי קורות כיבוי לכידה בפתאומיות. תנו גז להרחיב באופן בליסטי עבור 300 מיקרו-שניות לפני יישום הדמיה הקליטה.
      הערה: הרחבת בליסטיים משמשת עם הדמית קליטת TOF כדי לקבל את בטמפהrature של האטומים הקרים.
    3. רוכש את התמונה הקליטה של ​​האטומים הקרים לאחר קירור פרמטרית.
  2. מדידת תלות בזמן
    הערה: בעבודה הקודמת שלנו 7, מצאנו את תדירות אופטימיזציה של קירור פרמטרית להיות 1.45 ω x, כאשר x ω היא התדירות לכידה רדיאלי של ODT ב 0.01 U 0. שימוש בתדר זה, נוכל להסיר באנרגיה גבוהה אטום לאורך הכיוון הצירי סלקטיבי.
    1. הגדר את עומק אפנון כדי δ = 0.5 באמצעות תוכנית מלאה AFG אפנון פרמטרית.
    2. השתמש בפונקציה מלאת טריגר החיצונית של AFG האפנון פרמטרית לשנות את זמן האפנון מן 0 ל 600 ms ידי שינוי מספרי מחזור האפנון.
      הערה: עם הגדלת זמן אפנון, בגודל של הענן האטומי יופחת, במיוחד בכיוון הצירי. התוצאות הרלוונטיות מוצגות באיור 9.
    3. רוכש את מסגרות הדמיה מהמצלמה. שמור ולנתח את התמונות באמצעות תוכנית מלאה CCD.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

שימוש בפרוטוקול זה, אנחנו לומדים את התלות של קירור פרמטרית על הזמן אפנון עם תדירות אפנון משרעת אופטימיזציה, אשר שניהם נקבעו בפרסום הקודם שלנו 7. אנחנו ראשונים להכין גז פרמי noninteracting של 6 אטומים ליתיום בשתי מדינות hyperfine הנמוכות ביותר עם טמפרטורה של T / T F ≈ 1.2. הנה, T F = (6N) 1/3 H ω / k B = 5.2 μK נקבע עם...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

אנו מציגים פרוטוקול ניסוי עבור קירור פרמטרית של גז פרמי noninteracting במלכודת אופטית-קרן חצתה. השלבים הקריטיים של פרוטוקול זה כוללים: ראשית, גז פרמי האופטית-לכודים צריך להיות מקורר קרוב הטמפרטורה המנוונת ידי הפחתת העומק מלכודת. שנית, תדר אפנון נבחר כי הוא תהודה עם רכיב anharmonic של פוטנציאל הלכידה. שלישית, עוצמת קרן הלכידה היא מווסתת כדי לקרר את הענן האטום ולמדוד את התלות של אנרגית הענן על זמן האפנון.

בהשוואת ה...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף. ציטוטים ספציפיים של מוצרים וחברות הם לצורך הבהרה בלבד ואינם מהווים אישור של המחברים.

תודות

אנו מודים לג'י ליו ולוון שו על מעורבותם במערך הניסוי. לה לואו הוא חבר במרכז לסימטריות מרחב-זמן של אוניברסיטת אינדיאנה (IUCSS). עבודה זו נתמכה על ידי IUPUI ו-IUCRG.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
500 mW 671 ננומטר ECDLTopticaTA Proכמות: 1
35 mW 671 ננומטר ECDLTopticaDL-100כמות: 1
671 ננומטר AOMIsomet1206Cכמות: 3
671 ננומטר AOM דרייבראיזומט630C-110כמות: 3
100 W 1,064 ננומטר CW לייזרIPG פוטוניקהYLR-100-1064-LPכמות: 1
1,064 ננומטר כספומטAOM IntraActionATM-804DA6B כמות: 1
1,064 ננומטר AOM DriverIntraActionME-805EH כמות: 1
מחולל פונקציות שרירותיותAgilent 33120Aכמות: 3
לוח קלט/פלט דיגיטליIndustriesPD2-DIO-128כמות: 1
פלטפורמת עיצוב מערכתInstrumentsLabVIEWכמות: 1
מתח אנלוגי מדידת התקןמחשובUSB-3104כמות: 1
מצלמת CCDHamamatsuOrca R2כמות: 1
מחולל דופק שרירותיקוונטי מלחין9618 +כמות: 1
פלט מתח אנלוגימדידת מכשיר מחשובUSB-3104כמות: 1
20 A ספקכמות: 1
10 A ספקכמות: 1
120 A ספקכמות: 2
מאוורריקירורכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
671 ננומטר מראותכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
671 ננומטר כמות צלחתתלוי בעיצוב המכשיר
671 ננומטר כמות צלחתתלוי בעיצוב המכשיר
500 mW תריסכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
671 ננומטר עדשותכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
מבודדכמות: 2, אחד לכל מפצל
קרן מקטב ECDL 671 ננומטרכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
גלאי צילוםThorlabsSM05PD1Aכמות: 1
מרבב ADG409מבית Analog Devices: 1
מרבב Analog DevicesADG408כמות: 2
עדשהכמות: 1 למפחית קרן
1,064 ננומטר עדשתכמות: 1 למפחית קרן
1,064 ננומטר מראותכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
1,064 ננומטר צלחותכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
עדשות 1,064 ננומטרכמות: תלוי בעיצוב המכשיר
ZHL-100W-GAN+כמות: 1
United Electronic National פלט כוח כוח כוח חצי גל: רבע גל: קרן פאראדיי כמות פלנו-קעורה 1,064 ננומטר פלנו-קמורה חצי גל 1,064 ננומטר מקטב סרט דק כמות: 1 100 וואט, 1,064 ננומטר כמות מזבלת קרן: 1 100 וואט, 1,064 ננומטר מד כוח כמות: 1 מחולל פונקציית RF Rigol DG4162 כמות: 1 מגבר כוח RF מיני מעגלים

מקורות

  1. Petrich, W., Anderson, M. H., Ensher, J. R., Cornell, E. A. Stable, tightly confining magnetic trap for evaporative cooling of neutral atoms. Phys. Rev. Lett. 74 (17), 3352(1995).
  2. Ketterle, W., Druten, N. J. V. Evaporative cooling of trapped atoms. Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics. Bederson, B., Walther, H., et al. 37, Academic Press 181-236 (2003).
  3. Truscott, A. G., Strecker, K. E., McAlexander, W. I., Partridge, G. B., Hulet, R. G. Observation of Fermi pressure in a gas of trapped atoms. Science. 291 (5513), 2570-2572 (2001).
  4. DeMarco, B., Jin, D. S. Onset of Fermi degeneracy in a trapped atomic gas. Science. 285 (5434), 1703-1706 (1999).
  5. Granade, S. R., Gehm, M. E., O'Hara, K. M., Thomas, J. E. All-optical production of a degenerate Fermi gas. Phys. Rev. Lett. 88 (12), 120405(2002).
  6. Luo, L., et al. Evaporative cooling of unitary Fermi gas mixtures in optical traps. New J. Phys. 8 (9), 213(2006).
  7. Li, J., Liu, J., Xu, W., de Melo, L., Luo, L. Parametric cooling of a degenerate Fermi gas in an optical trap. Phys. Rev. A. 93 (4), 041401(2016).
  8. Poli, N., Brecha, R. J., Roati, G., Modugno, G. Cooling atoms in an optical trap by selective parametric excitation. Phys. Rev. A. 65 (2), 021401(2002).
  9. Kumakura, M., Shirahata, Y., Takasu, Y., Takahashi, Y., Yabuzaki, T. Shaking-induced cooling of cold atoms in a magnetic trap. Phys. Rev. A. 68 (2), 021401(2003).
  10. Li, J., et al. Sub-megahertz frequency stabilization of a diode laser by digital laser current modulation. Appl. Opt. 54 (13), 3913-3917 (2015).
  11. Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH. HiPic user manual. , (2016).
  12. Luo, L. Entropy and superfluid critical parameters of a strongly interacting Fermi gas [Ph.D. thesis]. , Duke University. (2008).
  13. Ries, M. A magneto-optical trap for the preparation of a three-component Fermi gas in an optical lattice [Diploma thesis]. , University of Heidelberg. (2010).
  14. Bartenstein, M., et al. Precise determination of 6Li cold collision parameters by radio-frequency spectroscopy on weakly bound molecules. Phys. Rev. Lett. 94 (10), 103201(2005).
  15. Gaunt, A. L., Schmidutz, T. F., Gotlibovych, I., Smith, R. P., Hadzibabic, Z. Bose-Einstein condensation of atoms in a uniform potential. Phys. Rev. Lett. 110 (20), 200406(2013).
  16. Bruce, G. D., Bromley, S. L., Smirne, G., Torralbo-Campo, L., Cassettari, D. Holographic power-law traps for the efficient production of Bose-Einstein condensates. Phys. Rev. A. 84 (5), 053410(2011).
  17. Roy, R., Green, A., Bowler, R., Gupta, S. Rapid cooling to quantum degeneracy in dynamically shaped atom traps. Phys. Rev. A. 93 (4), 043403(2016).
  18. Bukov, M., D'Alessio, L., Polkovnikov, A. Universal high-frequency behavior of periodically driven systems: from dynamical stabilization to Floquet engineering. Adv. Phys. 64 (2), 139-226 (2015).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

שיטת קירור פרמטריתמלכודת דיפול אופטית של קרניים מצטלבותמלכודת מגנטו-אופטית MOTמאט זאומןקירור אידוימודולציית אנהרמוניותקירור בכיוון האקסיאלימדידת אנרגיית פרמידימוי בליעה
קירור גז פרמי Ultracold לכודים Optically ידי נהיגה תקופתיים
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.