Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

במדידה סיטו של חלון ואקום Birefringence באמצעות 25מ ג+ פלואורסץ

Published: June 13, 2020 doi: 10.3791/61175

Summary

מוצג כאן היא שיטה כדי למדוד את birefringence של חלונות ואקום על ידי מקסום ספירות פלואורסצסצט הנפלט על ידי דופלר מקורר 25מ ג+ יונים במלכודת יון. birefringence של חלונות ואקום תשנה את מצבי הקיטוב של הלייזר, אשר ניתן לפצות על ידי שינוי זוויות אזימוטאל של לוחות גל חיצוני.

Abstract

שליטה מדויקת במצבי הקיטוב של אור לייזר חשובה בניסויי מדידה מדויקים. בניסויים הכרוכים בשימוש בסביבת ואקום, אפקט ההתרה בלחץ של חלונות הוואקום ישפיע על מצבי הקיטוב של אור לייזר בתוך מערכת הוואקום, וקשה מאוד למדוד ולייעל את מצבי הקיטוב של אור הלייזר בסיטו. מטרת פרוטוקול זה היא להדגים כיצד לייעל את מצבי הקיטוב של אור הלייזר בהתבסס על הפלואורסצנטיות של יונים במערכת הוואקום, וכיצד לחשב את ההפרה של חלונות ואקום בהתבסס על זוויות אזימוטאל של לוחות גל חיצוני עם מטריצת Mueller. הפלואורסצנטיות של 25מ"ג+ יונים המושרה על ידי אור לייזר מהדהד עם המעבר של |32P3/2,F = 4, mF = 4 Equation 100 | 32S1/2, F =3, mF = 3 הוארגיש למצב Equation 100   הקיטוב של אור הלייזר, ופלואורסץ מרבי יצפה עם אור מקוטב מעגלי טהור. שילוב של לוח חצי גל (HWP) וצלחת גל רבעון (QWP) יכול להשיג פיגור שלב שרירותי והוא משמש כפייה על birefringence של חלון ואקום. בניסוי זה, מצב הקיטוב של אור הלייזר ממוטב בהתבסס על פלואורסץ של 25מ"ג+ יון עם זוג HWP ו-QWP מחוץ לתא הוואקום. על ידי התאמת זוויות אזימוטאל של HWP ו QWP כדי להשיג פלואורסצינטיות יון מקסימלית, ניתן להשיג אור מקוטב מעגלי טהור בתוך תא הוואקום. עם המידע על זוויות אזימוטאל של HWP החיצוני ו- QWP, ניתן לקבוע את ההפרה של חלון הוואקום.

Introduction

בתחומי מחקר רבים כגוןניסויי אטום קר 1, מדידה של דיפולחשמלי רגע 2, מבחן של זוגיות-אי-שימור3, מדידה של birefringence ואקום4,שעונים אופטיים 5, ניסויי אופטיקהקוונטית 6, ומחקרגביש נוזלי 7, חשוב למדוד במדויק ולשלוט במדויק במצבי הקיטוב של אור לייזר.

בניסויים הכרוכים בשימוש בסביבת ואקום, אפקט ההתרה של חלונות ואקום הנגרמת על-ידי לחץ ישפיע על מצבי הקיטוב של אור לייזר. זה לא אפשרי לשים מנתח קיטוב בתוך תא הוואקום כדי למדוד ישירות את מצבי הקיטוב של אור הלייזר. פתרון אחד הוא להשתמש אטומים או יונים ישירות כמנתח קיטוב סיטו כדי לנתח את birefringence של חלונות ואקום. משמרות האור הווקטוריות של אטומי Cs8 רגישות לדרגות הקיטוב הליניארי של אור הלייזר9. אבל שיטה זו גוזלת זמן ותוכל ליישם אותה רק על זיהוי אור לייזר מקוטב ליניארי.

מוצג הוא חדש, מהיר, מדויק, בשיטת situ כדי לקבוע את מצבי הקיטוב של אור לייזר בתוך תא ואקום מבוסס על מקסום יחיד 25מ ג+ פלואורססנס במלכודת יון. השיטה מבוססת על הקשר של פלואורסץ יון מצבי קיטוב של אור הלייזר, אשר מושפע על ידי birefringence של חלון ואקום. השיטה המוצעת משמשת לזיהוי birefringence של חלונות ואקום ודרגות של קיטוב מעגלי של אור לייזר בתוך תא ואקום10.

השיטה ישימה לאטומים או יונים שקצב הפלואורסצנס שלהם רגיש ל מצבי הקיטוב של אור לייזר. בנוסף, בעוד ההדגמה משמשת להכנת אור מקוטב באופן מעגלי גהיד, עם הידיעה על ההתדפסות של חלון הוואקום, ניתן להכין מצבי קיטוב שרירותיים של אור לייזר בתוך תא הוואקום. לכן, השיטה היא די שימושית עבור מגוון רחב של ניסויים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. הגדר את הוראות ההתייחסות עבור מקטבים A ו- B

  1. לשים מקוטב A ו מקטב B לתוך קרן הלייזר (280 נמי' הרביעי לייזר הרמוני) נתיב.
  2. ודא כי קרן הלייזר ניצבת על פני המשטחים של הקיטוב על-ידי כוונון קפדני של מחזיקי הקיטוב כדי לשמור על אור ההשתקפות האחורית במקרה עם אור האירוע.
    הערה: כל נהלי היישור הבאים עבור רכיבי האופטיקה חייבים לפעול לפי אותו כלל. מיקום הקיטוב A ו-B בנתיב הלייזר אינו חשוב. המרווח ביניהם צריך להיות גדול מספיק עבור ההתאמה הנוחה בעתיד.
  3. הניחו מד כוח מאחורי מקטב A וסובבו את הקיטוב כדי למקסם את כוח הפלט. הגדר את זווית אזימוטאל (ראה תוצאות ודיון) של הציר האופטי של קיטוב A כ- 0°. הגדר את הכיוון בכיוון השעון ככיוון החיובי ואת כיוון נגד כיוון השעון ככיוון השלילי בעת התבוננות לאורך כיוון התפשטות האור.
    1. השתמש בשלב סיבוב מנוע צעד להחזיק מקוטב A ולשים את מד הכוח מאחורי מקוטב A כדי להקליט את זוויות הסיבוב ואת כוחות לייזר פלט. להתאים את הזווית לעומת עקומת כוח עם פונקציה סינוסואידית; מיקום הספק הפלט המרבי של מקטב A הוא מיקום זווית אזימוטאל של 0°.
  4. הניחו את מד הכוח מאחורי קוטב B וסובבו את המקוטב B כדי למקסם את כוח הפלט. הזווית אזימוטאל של הציר האופטי של קיטוב B הוא אז גם 0 מעלות.
    1. השתמש בשלב סיבוב מנוע צעד אחר כדי להחזיק מקוטב B ולשים את מד הכוח מאחורי מקוטב B כדי להקליט את זוויות סיבוב ואת כוחות לייזר פלט. להתאים את הזווית לעומת עקומת כוח עם פונקציה סינוסואידית; מיקום הספק הפלט המרבי של מקטב B הוא מיקום זווית אזימוטאל של 0° (ראה איור 1).

2. הגדר את הוראות ההתייחסות הזוויות האזימוטאל של גלי הגל

  1. הכנסת HWP לנתיב הקרן בין מקטב A לקיטוב B וסיבוב ה-HWP כדי למקסם את כוח הפלט. זווית אזימוטאל של הציר האופטי של HWP היא אז 0°.
    1. השתמש בשלב סיבוב מנוע צעד כדי להחזיק את HWP ולשים את מד הכוח מאחורי מקוטב B כדי להקליט את זוויות הסיבוב ואת כוחות לייזר פלט. להתאים את הזווית לעומת עקומת כוח עם פונקציה סינוסואידית; מיקום הספק הפלט המרבי של ה-HWP הוא זווית אזימוטאל של 0°.
  2. הכנס QWP לנתיב הקרן בין ה-HWP לקיטוב B, סובב את ה-QWP כדי למקסם את כוח הפלט. זווית אזימוטאל של הציר האופטי של ה-QWP היא 0°.
    1. השתמש בשלב סיבוב מנוע צעד כדי להחזיק את QWP ולשים את מד הכוח מאחורי מקטב B כדי להקליט את זוויות הסיבוב ואת כוחות לייזר פלט. להתאים את הזווית לעומת עקומת כוח עם פונקציה סינוסואידית; מיקום הספק הפלט המרבי של ה-QWP הוא מיקום זווית אזימוטאל של 0°.
  3. הסר את המקוטב B ואת מד הכוח משביל הקרן. השתמש בשתי מראות כדי לכוון קרן לייזר לתוך תא הוואקום שבו נמצאת מלכודת יונים כדי לקיים אינטראקציה עם 25מ"ג+ יונים.
    הערה: כיוון הפצת הלייזר צריך להיות לאורך כיוון השדה המגנטי בתוך תא הוואקום. שדה מגנטי משמש להגדרת ציר הכימות של היונים.

3. דופלר קירור של יחיד 25 מ"ג+ יונים

  1. הפעל את לייזר אבלציה 532 נארם, שהוא Q-switched Nd:YAG לייזר. קצב החזרה שלו הוא 1 kHz, עם אנרגיית דופק של 150 μJ. לייזר אבלציה מקרן משטח יעד מגנזיום חוט בתוך תא ואקום, ולאחר מכן אטומי מגנזיום (Mg) נפלטים מפני השטח היעד.
    הערה: יש להפעיל את ספק הכוח עבור מלכודת היונים.
  2. באותו זמן, להפעיל את 285 nm לייזר ייון לאטומים מ"ג מיונו. לייזר היוניזציה הוא לייזר הרמוני רביעי עם כוח פלט של 1 mW. לייזר היונים יאיר את מרכז מלכודת היונים.
  3. ודא שרק יון אחד לכוד במלכודת היונים על-ידי הסתכלות על התמונה של התקן מעורב טעון אלקטרונים (EMCCD). תמונה לדוגמה המציגה יונים לכודים מוצגת באיון 2. כל נקודת אור היא יון אחד. אם יש יותר מיון אחד במלכודת, כבה את אספקת החשמל של מלכודת היונים כדי לשחרר את היונים. לאחר מכן חזור על שלבים 3.1-3.2 עד שיון אחד בלבד (כלומר, יחיד) יילכד.
    הערה: מערכת ההדמיה הביתית של ה-EMCCD מורכבת מארבע עדשות, וההגדלה שלה היא פי 10. המרווח בין היונים הוא כ- 2-10 μm והמרווח בפיקסלים של ה-EMCCD הוא 16 μm. ה-EMCCD יכול, לכן, לשמש לזיהוי קיומו של יון אחד.
  4. הגדר את השדה המגנטי להיות 6.5 גאוס על ידי התאמת הזרם של סלילים הלמהולץ. השדה המגנטי נמדד על-ידי השוואת התדרים השונים בין שני מעברי מצב הקרקע, Equation Equation ו- . לפרטים על השיטה אנא עיין11.

4. לנעול את 280 נמי' דופלר קירור תדר לייזר למטר אורך גל12

  1. סרוק את התדירות של לייזר 280 צפון צפון ולספור את מספרי פוטין פלואורסצנטי שנאסף על ידי צינור מכפיל פוטן (PMT) על ידי מונה תדרים. באותו זמן, להקליט את התדירות של הלייזר באמצעות מטר אורך גל. מצא את תדר התהודה0 שבו שיעור הפלואורסץ מגיע למקסימום.
    הערה: ספירת הפלואורסצנטיות תגדל כאשר תדר הלייזר מתקרב לתדר התהודה היוני ויגיע למקסימום בתדר התהודה Equation .
  2. נעל את תדר הלייזר למטר אורך הגל באמצעות תוכנית בקרת סרוו דיגיטלית הפועלת במחשב נלווה. לחץ על לחצן נעל בממשק הגרפי של התוכנית כאשר מד אורך הגל מציג קריאה של Equation .

5. הגדר את עוצמת הלייזר כך שיהיה שווה לעוצמת הרוויה12

  1. שנה את העוצמה של הלייזר על-ידי כוונון כוח הנהיגה של אפנן acousto-אופטי (AOM), המשמש בנתיב הקרן לשינוי התדירות והכוח של הלייזר. להקליט את הכוח ואת ספירת הפלואורסציות.
  2. התאם את עקומת הכוח ואת ספירת הפלואורסנצס עם Equation (6), והשג את כוח הרוויה Equation .
  3. הגדר את כוח הלייזר Equation על-ידי התאמת כוח הנהיגה של ה-AOM.

6. למדוד את ההתללות של חלון הוואקום.

  1. לחלופין, התאם את הזוויות האזימוטאל של ה-HWP וה-QWP כדי למקסם את ספירת הפלואורסצינטיות. הקלט את הזוויות האזימוטאל של ה-HWP וה-QWP בסעיפים מרביים, α β.
    1. השתמש בשלבי הסיבוב של מנוע צעד כדי לסובב את ה-HWP ואת ה-QWP ולהקליט את זוויות הסיבוב ואת ספירות הפלואורסציות המתאימות.
  2. השתמש במשוואה (4) וב- Equation (5) כדי לחשב את ההפרה של חלון הוואקום Equation ערך ו- .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

איור 3 מראה את נתיב הקרן של הניסוי. מקטב B באיור 3a מוסר לאחר אתחול זווית ( איור3b). הלייזר עבר דרך מקטב, HWP, QWP, וחלון ואקום, באופן רציפות. וקטור סטוקס של לייזר הוא Equation , Equation איפה כוח לייזר מנורמל. הווקטור של סטוקס צריך להיות Equation אחרי שעבר את הקיטוב, מה שאומר שהלייזר היה מקוטב באופן ליניארי. מטריצות מולר עבור הקיטוב, HWP, QWP, וחלון ואקום Equation Equation היו, בהתאמה. לבסוף היון היה נרגש על ידי הלייזר והפלואורסץ נאסף על ידי PMT. הווקטור סטוקס של הלייזר בתוך תא הוואקום היה

Equation

כאשר R היא המטריצה הסיבובית, α β זוויות אזימוטאל של HWP ו- QWP, בהתאמה. מטריצת Mueller של כל רכיב אופטי ומטריקס סיבוב ניתנים להלן:

Equation

מתוך Equation (1), וקטור סטוקס של הלייזר בתוך תא הוואקום הוא:

Equation

כאן

Equation

באופן ספציפי, כאשר הלייזר מקוטב באופן מעגלי, כל Equation כך, חייב להיות

Equation

או

Equation

שתי התוצאות תואמות לשאלה אם אנו מגדירים את זווית הציר המהיר כ- 0° או זווית ציר איטית כ- 0°. הם היו שווים כאשר הציר המהיר הוחלפו עם הציר האיטי. משוואה (4) ומשוואה (5) הם היחסים בין זוויות אזימוטאל של גלי הגל ואת birefringence של חלון הוואקום כאשר הלייזר בתא הוואקום מקוטב באופן מעגלי.

כדי לקבוע את מצבי הקיטוב של האור בתוך תא הוואקום, יש לדעת את הקשר בין מצבי הקיטוב של האור לבין ספירת הפלואורסקציות. מכיוון של-25מ"ג + יון יש 48 רמות זימן, כפי ש המוצג באות 4, לא ניתן לגזור פתרונות אנליטיים משוואות הקצב. אך ניתן לדמות אותם על-ידי תוכנית מספרית, והתוצאות המספריות מוצגות באות 5. בדמות, היחסים בין מצבי הקיטוב לבין ספירות הפלואורסקציה בעוצמות אור שונות מוצגים. ממערכות היחסים, אנו יודעים ש מצב הקיטוב של האור בתוך תא הוואקום Equation הוא כאשר ספירת הפלואורסקציות מוגדלת. במצב זה, התנודות של ספירת הפלואורסטטיות היא 2%.

בפרוטוקול סעיף 5, עוצמת הלייזר מוגדרת לעוצמת הרוויה. כאשר התדירות של הלייזר קבוע, ספירת הפלואורסץ תלויה בעוצמת הלייזר. הקשר הוא14

Equation

כאשר הלייזרהוא הלייזר המנוון מהתדר המהדהד, הוא רוחב הקו הטבעי של רמת האנרגיה העליונה של Equation יון המגנזיום. Equation Equation לעוצמה ולעוצמה יש קשר Equation של , כך עוצמת האור Equation היא אם הכוח הוא Equation . איור 6 מראה את הקשר בין כוח הלייזר ואת ספירת הפלואורסץ בתדרי כוונון שונים. אנחנו יכולים להתאים את הקימורים עם משוואה (6) כדי להשיג את הכוח Equation הרווי.

על ידי תיקון זווית אזימוטאל של גל אחד וסיבוב השני, והקלטת הזוויות וספירת הפלואורסציט, יש לנו איור 7. הקו האדום הוא התוצאה התיאורטית והנקודות השחורות עם קווי השגיאה הן התוצאות הניסיוניות. הם מסכימים זה עם זה טוב מאוד, מדגימים את אמינות השיטה.

Figure 1
איור 1: קשר בין זווית אזימוטאל של מקטב B לבין כוח הלייזר. סובב את זווית האזימוטאל של קיטוב B ושיא כוח הלייזר. התרופה המצוידת היא פונקציה סינוסואידית. הזווית האזימוטלית של קיטוב B היא 0° כאשר הכוח הוא מרבי. קיימות שתי נקודות מרביות המתאימות לשני מיקומי ציר קיטוב עם הפרש זווית של 180°. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 2
איור 2: תמונה של יונים לכודים שצולמו על ידי EMCCD. השורה הראשונה מציגה את הדוגמה של שני יונים לכודים, והשורה השנייה מציגה דוגמה של יון לכוד אחד. כל נקודה בהירה מתאימה ליון אחד. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 3
איור 3: שרטוטים עבור הניסויים. (א)ההתקנה הניסיונית להגדרת זוויות אזימוטאל של רכיבים אופטיים שונים. Polarizer A (GL-A) שימש לאתחול זוויות של כל רכיב, וקיטוב B (GL-B) שימש לניתוח אתחול זה. Equation/2 הוא HWP, Equation /4 הוא QWP. (ב)ההתקנה הניסיונית לקביעת ההתרופה של חלון הוואקום. לייזר של 280 ואט-מ' עובר דרך מקטב A (GL-A), HWP, QWP וחלון ואקום, ולאחר מכן מאיר 25מ"ג+ יונים. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 4
איור 4: רמות האנרגיה הרלוונטיות של 25מ"ג+ יון. F הוא המספר הקוונטי הכולל של המומנטום הזוויתי, ו-mF הוא המספר הקוונטי המגנטי. ערכי mF שונים תואמים לרמות שונות של זימן שיש להן ערכי אנרגיה שונים תחת שדה מגנטי. יש 48 רמות זימן בדמות (כל אחת מוצגת עם קווים אופקיים קצרים) המשמשות להדמיית התפלגות האוכלוסייה. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 5
איור 5: תוצאות הדמיה המציגות את הקשר של מצב קיטוב הלייזר וספירת הפלואורסקציות בעוצמות לייזר שונות. השדה המגנטי תוקן ב-6.5 G, מה שמתאים לפרמטר הניסיוני שלנו. נתון זה שונה מיואןואח' 10. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 6
איור 6: ספירת פלואורסצנטיות לכל 0.1 שניות לעומת כוח לייזר עבור כוונון תדר לייזרשונה. נתון זה שונה מיואן ואח'13. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 7
איור 7: מערכת היחסים של הפלואורסצינטיות נחשבת עם זוויות אזימוטאל של לוחות הגל. (א) שינוי הזוויות אזימוטאל של HWP עם הזווית של QWP להגדיר ב 149°. (ב)שינוי הזוויות אזימוטאל של QWP עם הזווית של HWP להגדיר ב 2.6 °. הנקודות השחורות הן התוצאות הניסיוניות, קווי השגיאה נקבעו על ידי סטיות התקן של תנודות ספירת הפלואורסצנס. הקווים האדומים הם תוצאות החישוב התיאורטי המבוססות על תוצאות סימולציה. נתון זה שונה מיואןואח' 10. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

כתב יד זה מתאר שיטה לביצוע במדידה סיטו של birefringence של חלון הוואקום ואת מצבי הקיטוב של אור הלייזר בתוך תא הוואקום. על ידי התאמת הזוויות האזימוטאל של HWP ו-QWP (α ו-β), ניתן לפצות את ההשפעה של ההפרה של חלון הוואקום (δ ו- ω) כך שניתן יהיה לפצות את הלייזר בתוך תא הוואקום. בשלב זה, קיימת מערכת יחסים מובהקת בין ההפרה של חלון הוואקום לבין הזוויות האזימוטאל של ה-HWP וה-QWP, שמנו אנו יכולים להסיק את ההפרה של חלון הוואקום. שגיאות מדידה של זוויות אזימוטאל משפיעות על הדיוק של מדידת birefringence. לכן, באתחול של שלב זווית אזימוטאל גל, שלב סיבוב מנוע צעד צריך להיות מדויק מספיק (~ 0.001°). כחלופה, מסלולים משותפים אחרים של שלב, כגון לוחות גלי גביש, לוחות גל מבוססי גביש נוזלי או אפנונים אלקטרו-אופטיים, יכולים לשמש לפיטורים על ההפרה של חלון הוואקום. אי-ודאות שיטתית אחרת תשפיע גם על דיוק המדידה, כגון התדירות ויציבות הכוח של לייזר, ספירה כהה של PMT, רעש ירייה וככה הלאה. אלה נדנים ביואן ואח'.

כדי לבצע את השיטה במדויק, אחד צריך להכין לייזרים כדי ליונן אטומי Mg ולהקרין את 25מ ג+, זוג HWP ו QWP להתאמת מצבי קיטוב של הלייזר, שני מקוטבים גלאן-טיילור כדי להבטיח ולבדוק מצבי קיטוב, מלכודת יון לאחסון יון, מראות, חומר היעד Mg, PMT לספירת הפוטון, EMCCD להדמיית היון במלכודת, שלבי סיבוב מנוע צעד כדי להתאים את זוויות אזימוטאל של קיטובים וגלים.

בניסויים מבוססי ואקום, כגוןשעונים אופטיים 5,אטומים קרים 1, אינטרפרומטריםאטומים 15, ניסויי אופטיקהקוונטית 6, שיטה זו יכולה לשמש כדי למדוד את birefringence של חלון ואקום. ההתנזרות נגרמת על ידי הלחץ על חלון הוואקום; לכן זה יהיה שונה כאשר הטמפרטורה משתנה. מכיוון שהשיטה פשוטה ומהירה הרבה יותר, ניתן ליישם אותה כדי לפצות על ההשפעה התרמית בזמן אמת על ידי משוב על גלי הגלים.

ההצלחה של שיטה זו תלויה ברגישות גבוהה מאוד של שיעור הפלואורסץ למדינות קיטוב הלייזר. ייתכן שיש מערכות אטום או יון ששיעורי הפלואורסקציה שלהם אינם רגישים למדינות קיטוב הלייזר. לכן, במערכות אטום או יון אחרות, כדי שהשיטה לעבודה, סימולציה של מערכת היחסים של מצבי קיטוב לייזר וספירת פלואורסץ צריך להתבצע כדי לקבוע אם שיטה זו מתאימה. הסימולציה מבוססת על משוואות קצב. שלבים נוספים וגודל שלב קטן יותר יהפוך את התוצאה למדויקת יותר, עם החסרונות של זמן מדידה ארוך יותר. הצעדים צריכים להיות קטנים מספיק, מניסיון שלנו זה Equation על. האוכלוסייה בכל רמה תגיע למצב יציב לאחר זמן מספיק. הזמן הנכון קשור למבנים ברמת האנרגיה של יון או אטום ספציפיים. באשר 25מ ג+ יון, הסימולציה מכילה 48 רמות אנרגיה, כך 106 פעמים צעדים מתאימים. עבור אטומים או יונים אחרים, האוכלוסייה צריכה להיות מדומה תחילה כדי לקבוע את מספר הצעד המתאים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

לסופרים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה חלקית על ידי תוכנית מו"ד המפתח הלאומי של סין (גרנט מס' 2017YFA0304401) והקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (גרנט מס' 11774108, 91336213 ו- 61875065).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
280 nm Doppler cooling laser Toptica SYST DL-FHG Pro 280 Doppler cooling laser
285 nm ionization laser Toptica SYST DL-FHG Pro 285 ionization laser
Ablation laser Changchun New Industries Optoelectronics Technology EL-532-1.5W Q-switched Nd:YAG laser
AOM Gooch & Housego AOMO 3200-1220 wavelengh down to 257 nm
EMCCD camera Andor iXon3 897 imaging of 25Mg+ in ion trap
Glan-Taylor polarizer Union Optic Custom distinction ratio 1e-6
Half waveplate Union Optic Custom made of quartz
Photon multiplier tube Hamamatsu H8259-09 fluorescent counting
Power meter Thorlabs PM100D laser power monitor
Quarter waveplate Union Optic Custom made of quartz
Mirror Union Optic Custom dielectric coated for 280 nm
Stepper motor roation stage Thorlabs K10CR1/M rotating wave plates
Vacuum chamber Kimball Physics MCF800-SphSq-G2E4C4 made of Titanium
Vacuum window Union Optic Custom made of fused silica

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Robens, C., et al. High-Precision Optical Polarization Synthesizer for Ultracold-Atom Experiments. Physical Review A. 9 (3), 34016 (2018).
  2. Cairncross, W. B., et al. Precision Measurement of the Electron's Electric Dipole Moment Using Trapped Molecular Ions. Physical Review Letters. 119 (15), 153001 (2017).
  3. Bougas, L., et al. Fundamentals of cavity-enhanced polarimetry for parity-nonconserving optical rotation measurements: Application to Xe, Hg, and I. Physical Review A. 89 (5), 52127 (2014).
  4. Bragin, S., et al. High-Energy Vacuum Birefringence and Dichroism in an Ultra-strong Laser Field. Physical Review Letters. 119 (25), 250403 (2017).
  5. Nicholson, T. L., et al. Systematic evaluation of an atomic clock at total uncertainty. Nature Communications. 6, 6896 (2015).
  6. Roos, C. F., et al. Revealing Quantum Statistics with a Pair of Distant Atoms. Physical Review Letters. 119 (16), 160401 (2017).
  7. Saulius, J., et al. High-efficiency optical transfer of torque to a nematic liquid crystal droplet. Applied Physics Letters. 82, 4657 (2003).
  8. Zhu, K., et al. Absolute polarization measurement using a vector light shift. Physical Review Letters. 111 (24), 243006 (2013).
  9. Steffen, A., et al. Note: In situ measurement of vacuum window birefringence by atomic spectroscopy. Review of Scientific Instruments. 84 (12), 126103 (2013).
  10. Yuan, W. H., et al. A simple method for in situ measurement of vacuum window birefringence. Review of Scientific Instruments. 90 (11), 113001 (2019).
  11. Xu, Z. T., et al. Precision measurement of the 25Mg+ ground-state hyperfine constant. Physical Review A. 96 (5), 052507 (2017).
  12. Zhang, J., et al. A long-term frequency stabilized deep ultraviolet laser for Mg+ ions trapping experiments. Review of Scientific Instruments. 84 (12), 123109 (2013).
  13. Yuan, W. H., et al. Precision measurement of the light shift of 25Mg+ ions. Physical Review A. 98 (5), 52507 (2018).
  14. Loudon, R. The Quantum Theory of Light, 3rd ed. , Oxford University Press. New York. (2000).
  15. Hu, Z. K., et al. Demonstration of an ultrahigh-sensitivity atom-interferometry absolute gravimeter. Physical Review A. 88 (4), 043610 (2013).

Tags

הנדסה גיליון 160 קיטוב birefringence פלואורסץ waveplate חלון ואקום מלכודת יון
במדידה סיטו של חלון ואקום Birefringence באמצעות <sup>25</sup>מ ג<sup>+</sup> פלואורסץ
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yuan, W. H., Liu, H. L., Wei, W. Z., More

Yuan, W. H., Liu, H. L., Wei, W. Z., Ma, Z. Y., Hao, P., Deng, Z., Deng, K., Zhang, J., Lu, Z. H. In Situ Measurement of Vacuum Window Birefringence using 25Mg+ Fluorescence. J. Vis. Exp. (160), e61175, doi:10.3791/61175 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter