Raffreddamento un otticamente Intrappolato ultrafreddi Fermi gas da guida periodica

Sommario

Presentiamo un metodo di guida parametrica per raffreddare un gas di Fermi ultrafreddo in una trappola di dipolo ottico a fascio incrociato. Questo metodo rimuove selettivamente gli atomi ad alta energia dalla trappola modulando periodicamente la profondità della trappola con frequenze che risuonano con le componenti anarmoniche del potenziale di intrappolamento.

Abstract

Presentiamo un metodo di raffreddamento per un gas di Fermi freddo guidando parametricamente i moti atomici in una trappola di dipolo ottico a fascio incrociato (ODT). Il nostro metodo impiega l'anarmonicità dell'ODT, in cui gli atomi più caldi al bordo della trappola sentono le componenti anarmoniche del potenziale di intrappolamento, mentre gli atomi più freddi al centro della trappola sentono quello armonico. Modulando la profondità della trappola con frequenze che risuonano con i componenti anarmonici, eccitiamo selettivamente gli atomi più caldi fuori dalla trappola mantenendo gli atomi più freddi nella trappola, generando un raffreddamento parametrico. Questo protocollo sperimentale inizia con una trappola magneto-ottica (MOT) che viene caricata da uno Zeeman più lento. Gli atomi preraffreddati nel MOT vengono quindi trasferiti a un ODT e viene applicato un campo magnetico di polarizzazione per creare un gas di Fermi interagente. Quindi abbassiamo il potenziale di intrappolamento per preparare un gas di Fermi freddo vicino alla temperatura degenere. Successivamente, sweepiamo il campo magnetico al regime non interagente del gas di Fermi, in cui il raffreddamento parametrico può essere manifestato modulando l'intensità dei fasci di intrappolamento ottico. Troviamo che l'effetto di raffreddamento parametrico dipende fortemente dalle frequenze e dalle ampiezze di modulazione. Con la frequenza e l'ampiezza ottimizzate, misuriamo la dipendenza dell'energia della nuvola dal tempo di modulazione. Osserviamo che l'energia della nuvola viene modificata in modo anisotropo, dove l'energia della direzione assiale viene significativamente ridotta dall'azionamento parametrico. L'effetto di raffreddamento è limitato alla direzione assiale perché l'anarmonicità dominante dell'ODT a fascio incrociato è lungo la direzione assiale. Infine, proponiamo di estendere questo protocollo per i potenziali di intrappolamento di grandi anarmonicità in tutte le direzioni, il che fornisce uno schema promettente per il raffreddamento dei gas quantistici utilizzando l'azionamento esterno.

Introduzione

Negli ultimi due decenni, varie tecniche di raffreddamento sono state sviluppate per la generazione di condensati di Bose-Einstein (BEC) e degenerare gas di Fermi (DFG) da vapori atomici caldi ^{1, 2, 3, 4, 5.} BEC e DFG sono nuove fasi della materia che esistono in temperature estremamente basse, solitamente un milionesimo di grado sopra lo zero assoluto, nettamente inferiori a quelli normalmente presenti sulla Terra o nello spazio. Per ottenere tali temperature basse, la maggior parte dei metodi di raffredd....

Protocollo

NOTA: Questo protocollo richiede un apparato atomo ultrafredda casa costruita comprese le seguenti attrezzature: due esterni laser cavità diodi (ECDL), una configurazione di bloccaggio del ECDL frequenza di bloccaggio ¹⁰ compensato, un laser in fibra per l'ODT, un AOM per la modulazione dell'intensità del laser , un sistema a radiofrequenza (rf) antenna con un generatore di origine e un amplificatore di potenza, un sistema di imaging di assorbimento con una telecamera CCD, un programma per computer per temporizzare sequenza e acquisizione dati (DAQ), un programma di computer per l'elaborazione di immagini e l'analisi dei dati, ....

Risultati

Usando questo protocollo, si studia la dipendenza del raffreddamento parametrico sul tempo modulazione con la frequenza di modulazione di ampiezza e ottimizzato, entrambi i quali sono stati determinati nella precedente pubblicazione ^7. Abbiamo dapprima una non interagenti gas di Fermi di ⁶ atomi di litio nei due bassi stati iperfini con una temperatura di T / T _F ≈ 1.2. Qui, T _F = (6N) ^1.......

Discussione

Presentiamo un protocollo sperimentale per il raffreddamento di un parametrica non interagente Fermi gas in una trappola ottica attraversato fascio. Le fasi critiche di questo protocollo includono: In primo luogo, il gas di Fermi otticamente intrappolati deve essere raffreddato vicino alla temperatura degenerato abbassando la profondità trappola. Secondo, una frequenza di modulazione è scelto che è risonante con il componente anarmonico del potenziale intrappolamento. In terzo luogo, l'intensità del fascio di intrap.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
500 mW 671 nm ECDL	Toptica	TA Pro	Quantità: 1
35 mW 671 nm ECDL	Toptica	DL-100	Quantità: 1
671 nm AOM	Isomet	1206C	Quantità: 3
671 nm AOM Driver	Isomet	630C-110	Quantità: 3
100 W 1.064 nm CW laser	IPG fotonica	YLR-100-1064-LP	Quantità: 1
1.064 nm AOM	IntraAction	ATM-804DA6B	Quantità: 1
Driver AOM 1.064 nm	IntraAction	ME-805EH	Quantità: 1
Generatore di funzioni arbitrarie	Agilent	33120A	Quantità: 3
Scheda I/O digitale	United Electronic Industries	PD2-DIO-128	Quantità: 1
Piattaforma di progettazione di sistemi	National Instruments	LabVIEW	Quantità: 1
Dispositivo di uscita tensione analogica	Calcolo di misurazione	USB-3104	Quantità: 1
Telecamera CCD	Hamamatsu	Orca R2	Quantità: 1
Generatore di impulsi arbitrario	Quantum Composer	9618+	Quantità: 1
Dispositivo di uscita tensione analogica	Calcolo di misurazione	USB-3104	Quantità: 1
alimentatore			Quantità: 1
alimentatore			A Quantità: 1
alimentatore			Quantità: 2
ventole			di raffreddamentoQuantità: dipende dal design dell'apparecchio
671 nm Specchi			Quantità: dipende dal design dell'apparecchio
671 nm Quantità di piastra			: dipende dal design dell'apparecchio
671 nm Quantità di piastra			: dipende dal design dell'apparecchio
500 mW Beam Shutter			Quantità: dipende dal design dell'apparecchio
671 nm Lenti			Quantità: dipende dal design dell'apparecchio
Isolatore			Quantità: 2, uno per ogni
divisore			Quantità: dipende dal design dell'apparecchio
Fotorivelatore	Thorlabs	SM05PD1A	Quantità: 1
Multiplexer	Analog Devices	ADG409	Quantità: 1
multiplexer	Analog Devices	ADG408	Quantità: 2
lenti			Quantità: 1 per riduttore di fascio
1.064 nm lente			Quantità: 1 per riduttore di fascio
da 1.064 nm Specchi			Quantità: dipende dal design dell'apparecchio
		semionda da 1.064 nm	Quantità: dipende dal design
dell'apparecchioQuantità di lenti			dipende dal design dell'apparecchio
Quantità di polarizzatore			: 1
100 W, 1.064 nm Quantità di scarico			: 1
100 W, 1.064 nm Quantità di misuratore			: 1
Generatore di funzioni RF	Rigol	DG4162	Quantità: 1
Mini-circuiti	dell'amplificatore di potenza RF	ZHL-100W-GAN+	Quantità: 1

da 20 A da 10 da 120 A a semionda a quarto d'onda di Faraday di fascio polarizzatore ECDL 671 nm piano-concave da 1.064 nm piano-convessa Piastre a da 1.064 nm: a film sottile da 1.064 nm del fascio di potenza