Em Situ Medição da Birefringência da Janela de Vácuo usando 25Mg+ Fluorescência

Resumo

Apresentado aqui é um método para medir a birefringência das janelas de vácuo maximizando as contagens de fluorescência emitidas por Doppler resfriado ²⁵Mg⁺ íons em uma armadilha de íons. A birefringência das janelas de vácuo mudará os estados de polarização do laser, que podem ser compensados alterando os ângulos azimutais das placas de onda externas.

Resumo

O controle preciso dos estados de polarização da luz laser é importante em experimentos de medição de precisão. Em experimentos envolvendo o uso de um ambiente de vácuo, o efeito de birefringência induzida pelo estresse das janelas de vácuo afetará os estados de polarização da luz laser dentro do sistema de vácuo, e é muito difícil medir e otimizar os estados de polarização da luz laser in situ. O objetivo deste protocolo é demonstrar como otimizar os estados de polarização da luz laser com base na fluorescência de íons no sistema de vácuo, e como calcular a birefringência das janelas de vácuo baseadas em ângulos azimutais de placas de ondas externas com matriz Mueller. A fluorescência de ²⁵Mg⁺ íons induzidos pela luz laser que é ressonante com a transição de |3²P_3/2, F = 4, m_F = 4 → | 3²S_1/2,F = 3, m_F = 3é sensível ao estado de   polarização da luz laser, e a fluorescência máxima será observada com luz pura polarizada circularmente. Uma combinação de placa de meia onda (HWP) e placa de quarta-de-onda (QWP) pode alcançar o retardo de fase arbitrária e é usada para compensar a birefringência da janela de vácuo. Neste experimento, o estado de polarização da luz laser é otimizado com base na fluorescência de ²⁵Mg⁺ íon com um par de HWP e QWP fora da câmara de vácuo. Ajustando os ângulos azimutal do HWP e QWP para obter fluorescência de íons máximos, pode-se obter uma luz pura polarizada circular dentro da câmara de vácuo. Com as informações sobre os ângulos azimutal do HWP externo e QWP, a birefringência da janela de vácuo pode ser determinada.

Introdução

Em muitos campos de pesquisa, como experimentos de átomos frios¹, medição do dipolo elétrico momento^2,teste de paridade-não conservação^3,medição da birefringência de vácuo^4,relógios ópticos^5,experimentos de óptica quântica⁶e estudo de cristal líquido⁷, é importante medir e controlar com precisão os estados de polarização da luz laser.

Em experimentos envolvendo o uso de um ambiente de vácuo, o efeito de birefringência induzida pelo estresse das janelas de vácuo afetará os est....

Protocolo

1. Configure as direções de referência para polarizadores A e B

1. Coloque o polarizador A e o polarizador B no caminho do raio laser (280 nm quarto laser harmônico).
2. Certifique-se de que o feixe de laser é perpendicular às superfícies dos polarizadores, ajustando cuidadosamente os suportes do polarizador para manter a luz de reflexo traseiro coincidente com a luz do incidente.
   NOTA: Todos os seguintes procedimentos de alinhamento para os componentes ópticos devem seguir a mesma regra. A colocação do polarizador A e B no caminho do laser não é importante. O espaçamento entre eles deve ser grande o suficiente para o ajuste conveniente futuro.
....

Resultados

A Figura 3 mostra o caminho do viga do experimento. Polarizador B na Figura 3a é removido após a inicialização do ângulo(Figura 3b). O laser passou por um polarizador, um HWP, um QWP, e a janela de vácuo, sequencialmente. O vetor stokes do laser é, onde

Discussão

Este manuscrito descreve um método para realizar a medição in situ da birefringência da janela de vácuo e dos estados de polarização da luz laser dentro da câmara de vácuo. Ajustando os ângulos azimutal do HWP e do QWP (α e β), o efeito da birefringência da janela de vácuo (δ e φ) pode ser compensado de modo que o laser dentro da câmara de vácuo é uma luz pura circularmente polarizada. Neste ponto, existe uma relação definitiva entre a birefringência da janela de vácuo e os ângulos azimutal do HWP e do QWP, a partir do q.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
laser refrigerando de 280 nanômetro Doppler	Toptica	SYST DL-FHG Pro 280	Doppler refrigerando o laser laser da
ionização de 285 nanômetro Laser da ionização	de Toptica	SYST DL-FHG Pro 285	Laser
ablação	optoeletrônica das indústrias	Tecnologia EL-532-1.5W	Q-comutada: YAG
laser AOM	Gooch & Housego	AOMO 3200-1220	comprimento de onda até 257 nm
Câmera EMCCD	Andor	iXon3 897	imagem de 25Mg+ em armadilha de íons
Polarizador Glan-Taylor	Union Optic Relação	de distinção personalizada	1e-6
Meia placa	de onda Union Optic	Feito sob medida	de quartzo
Tubo multiplicador de fótons	Hamamatsu	H8259-09	contagem fluorescente
Medidor de potência	Thorlabs	PM100D	monitor de potência a laser
Quarter waveplate	Union Optic	Feito sob medida	de quartzo
Espelho	Union Optic		Dielétrico personalizado revestido para 280 nm
Estágio de rotação do motor de passo	Thorlabs	K10CR1 / M	onda rotativa
Câmara	de vácuoKimball Physics	MCF800-SphSq-G2E4C4	feito de
titânio Janela de vácuo	Union Optic	Custom	feito de sílica fundida

da Tecnologia EL-532-1.5W Q-comutada da placas de