Name: Periyodik Sürüş tarafından Optik tuzağa Ultracold Fermi Gaz Soğutma (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 21 s
Description: Keşfedin periyodik sürüş yöntemiyle optik tuzakta ultracold Fermi gaz soğutma tekniğini. Lityum-6 atomlarını mikroKelvin sıcaklıklara indirerek kuantum gaz davranışlarını inceleyin.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ji Liu ve Wen Xu'ya deney düzeneğine dahil oldukları için teşekkür ederiz. Le Luo, Indiana Üniversitesi Uzay-Zaman Simetrileri Merkezi'nin (IUCSS) bir üyesidir. Bu çalışma IUPUI ve IUCRG tarafından desteklenmiştir.

Not: Bu protokol, aşağıdaki donanım bir ev dahili ultracold atomu aparatı gerektirir: iki harici kavite diyot lazerler (ECDL&#39;yi), ECDL&#39;nin için bir kilitleme kurulum 10 kilitleme frekans ofset, ODT için bir fiber lazer, lazer yoğunluğu modülasyonu için bir AOM bir kaynak jeneratör ve bir güç amplifikatörü ile bir radyo frekansı (rF) anten sistemi, bir CCD kamera ile bir emme görüntüleme sistemi, sıralı ve veri toplama (VTC), görüntüleme işleme ve veri analizi için bir bilgisayar programı zamanlama için bir bilgisayar programı, Muayene ve çapraz manyetik alanlar için bir çift elektromıknatıs öngörülmüş, ve daha yavaş (Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi) bir 6 Li buhar fırın ve Zeeman içeren ileri derecede yüksek vakum odası. Dikkat: Farklı güçler ve dalga boyları üç lazerler kullanılır. İlgili lazer güvenlik bilgi formlarını referans ve uygun lazer koruyucu gözlük seçiniz. 1. Zamanlama Control Not: tüm zamanlama dizileri, bir zamanlama kontrol programı ile bir 128 kanalı PCI DAQ kart tarafından kontrol edilir. zamanlama dizisinin çözünürlüğü 100 ms&#39;den. Çeşitli aletleri kontrol programları vb fiber lazer Rastlantısal fonksiyon jeneratöründen (AFG), ODT AFG, keyfi darbe üreteci (APG), parametre modülasyon AFG, Muayene multiplekser, rf jeneratörü gibi aletler, ayarları kontrol etmek için kullanılır. <ol><li> Zamanlama kontrol programını ve aletler için kontrol programları açın. Not: zamanlama kontrol programı zamanlama kontrol dosyaları çalıştırmak için bir kontrol terminallerine TTL (Transistörler mantık) sinyaller gönderir. Bazı cihazlar, gerçek zamanlı kontrol için GPIB (IEEE 488) ile bilgisayara bağlanır. </li><li> Deney zamanlama dosyasını yazın ve Tablo 1&#39;de listelendiği gibi zamanlama parametrelerini ayarlamak. Not: Muayene zamanı sırası sonra da Şekil 2&#39;de gösterilmektedir. </li></ol&gt; 2. CCD Kamera Hazırlık NOT: CCD kamera soğuk atomların temel tanı aracıdır soğuk atomların soğurma görüntüleme, kaydetmek için kullanılır. <ol><li> CCD kamera sürücüsü ve kontrol programının açın. Parçacık görüntü velosimetri (PIV) moduna ila 11 CCD kamera ayarlayın. 5 ms için CCD pozlama süresini ayarlayın. NOT: PIV modu emme görüntüleme Sinyal-gürültü oranını artırır sinyali ve referans çerçevesi arasındaki zaman boşluğu azaltır. </li><li> CCD pozlama kontrolü için harici tetiği kullanın NOT: CCD tetik süresi Tablo 1&#39;de listelenmiştir. </li></ol> 3. 671 nm lazer hazırlanması Not: 500 mW çıkış gücü 671 nm, tek bir frekans ECDL&#39;yi MOTOR soğutma ve bindirme profil üretmek için kullanılır. 35 mW bir başka 671 nm ECDL&#39;yi emme görüntülenmesi için kullanılır. Dijital bir lazer akımı modülasyon yöntemi (DLCM)lazer frekansı stabilize 10 uygulanır. Ilgili 6 Li enerji düzeyleri Şekil 3a&#39;da gösterilmektedir. 20 ± 1 ° C oda sıcaklığı stabilitesi lazer frekansı kilitleme optimal stabilite için gereklidir. <ol><li> MOT Lazer Hazırlık NOT: Optik kurulum ve DLCM yönteminin ilgili sonuçlar Referans 10 sunulmuştur. <ol><li> 6 Li atom buhar hücre ısıtıcısı açın ve 340 ° C&#39;ye ısıtın. </li><li> 1 saat boyunca AOM kilitleme lazer ısıtın. </li><li> lazer frekansı kilit kontrolörü açın ve yazılımını açın. yazılımda ECDL lazer ızgara ve güncel modülasyon açın. Not: modülasyon frekansı ve rendeleme modülasyonun büyüklüğü sırasıyla 5 Hz ve 1.0 V olarak ayarlanmıştır. Mevcut modülasyonu frekans ve genlik lazer çizgi genişliğine azaltmak için 100 kHz ve sırasıyla 0.0015 V tt ayarlanır 10. </li><li> ECDL emisyonu açın. Not: Lazer ışığı MOTOR optik kurulum geçer ve deney vakum odasına ulaşır. </li><li> Şekil 3b&#39;de gösterildiği gibi, 6 Li D2 hattının kilit-hata sinyali, gözlenene kadar hafif ayarlamak için elle lazer frekansı ECDL&#39;yi lazer akımını ayarlamak. </li><li> 2 2 p 3/2 geçiş → 2 2S 1/2 (F = 3/2) için kumanda yazılımında kilit noktasını ayarlayın (Şekil 3a bakınız, 3b). Daha sonra, bu geçiş lazer frekansı kilit ve geçiş 10 merkezi kilit noktasını ayarlamak. Not: lazer frekansı kilitlendiğinde, kilit-hata sinyali, kilit noktası etrafında frekans dalgalanması karşılık gelen kilit noktasında küçük bir dalgalanma gösterir. </li></ol></li><li> Görüntüleme Lazer Hazırlık NOT: Optik kurulum ve ofset kilitleme yönteminin ilgili sonuçlar Referans 10 sunulmuştur. <ol><li> Ofset kilitleme rf sinyal jeneratörü açın. </li><li> ızgara modülasyonu açın ve 2 V modülasyon genliği artırmak </li><li> 3.1.4.-3.1.5 frekans ayarlama işlemi tekrarlayın. osiloskop lazer frekansı dayak hata sinyalini ve rf spektrum analizi alır. </li><li> İki PID geribesleme modülleriyle kilitleme ofset dövülmesi sinyaline lazer frekansını kilitleyin. Not: lazer frekansı kilitlendiğinde, rf spektrumunda dayak sinyalinin spektrum kilitleme noktasında durur. </li></ol></li></ol> 4. Emme Görüntüleme hazırlanması Not: atomuna iki görüntü karelerinin ihtiyacı emme görüntüleme ile sondalandı. atomuna sahip birinci bir sinyal çerçeve ve atomlarına sahip olmayan ikinci bir referans çerçevesi. <ol><li> Bir APG açmave görüntüleme ışın AOM. </li><li> 10 us için görüntüleme darbe süresi ayarlayın ve 5.5 ms, iki görüntüleme kare arasındaki ayrılma süresini ayarlamak. </li><li> I doymuş burada n = 2.54 mW / cm2 6 Li D2 hattının doymuş emme yoğunluğu I, doymuş yaklaşık 0.3 görüntüleme ışın yoğunluğunu ayarlar. </li></ol> Muayene ile 5. Soğutma Atomlar Not: Muayene ultracold atomuna deneylerde yaygın olarak kullanılan bir soğutma yöntemidir. Bu bölüm, 300 μK etrafında bir milyar 6 Li atomlu bir Muayene oluşturur. <ol><li> Yavaş Atom Kaynak <ol><li> fırın ısıtıcıları açın. </li><li> Fırın sıcaklıkları (Tablo 2&#39;ye bakın) işlevsel bölge ulaştıktan sonra, daha yavaş Zeeman soğutma fanları açın. Daha sonra yavaş yavaş, sırasıyla 7 A ve 1 A, iki çapraz bobinler güncel yavaş 9.2 A Hafta akımını artırmak. NOT:Tablo 2&#39;de listelenen fırının sıcaklık dağılımı atom kaynağı 12&#39;nin kolimasyon ve ömrü için optimize edilmiştir. Fırın ısıtıcısı konumu Şekil 4&#39;te gösterilmiştir. </li><li> atomik deklanşöre açarak elle Zeeman yavaş lazer ışınını engelini kaldırın. 192 MHz, lazer ışınının frekansı ayarlama 2 2 P 3/2 geçiş → 2 2S 1/2 (F = 3/2) kırmızı-detuned. NOT: Bu düzenleme ile, atomların hızı 100 m / s 1400 m / s yavaşlatılır. Yavaş Zeeman Şekil 5 &#39;de gösterilmiştir. </li></ol></li><li> Manyetik alan Gradyan NOT: Bu düzenek, bir anti-Helmholtz veya Helmholtz manyetik alan ya da üretilmesi için bir H-köprü devresi tarafından kontrol edilen bir çift bobini kullanır. bobinler aşırı ısınmasını önlemek için soğutuldu sudur. <ol><li> Yavaşça 6 gal / dk su akışı açın. </li><li>Muayene yükleme zamanlama dosyası ile zamanlama kontrol programı çalıştırılarak, anti-Helmholtz manyetik alan yapılandırma için, H-köprü ayarlayın. </li><li> mıknatısların güç kaynakları açın ve Muayene için yaklaşık 22 g / cm arasında bir manyetik alan gradyanı onun kontrol programı vasıtasıyla yaklaşık 18 A, her bobin akımını ayarlamak. NOT: Manyetik alan gradyan açıldıktan sonra statik MOT deney odasında gözlenmektedir. </li></ol></li><li> Dinamik MOT NOT: 6 Li MOT optik kurulum birbirine dik her çiftiyle MOT kirişler çoğaltım sayaç üç çift içerir. Her Muayene kiriş bir soğutma ışını ve yeniden pompalanması esnasında çubuğu kapsamaktadır. yoğunlukları ve AOMs tarafından kontrol edilir kirişler, frekans detunings, üç faz için çeşitlidir. AOMs kontrol voltajları bir zamanlama kontrol sistemi tarafından komut çoklayıcı devreleri üzerinden ayarlanır. Üç faz için parametreler Tablo 3&#39;te listelenmektedir. optik layMOTOR kirişlerin arasından, Şekil 6&#39;da gösterilmektedir. <ol><li> Yük, derlemek ve yazılım kontrolü ile bir döngü zamanlama kontrolü programında deney zamanlama dosyasını çalıştırın. Deney zamanlama Muayene yükleme aşaması ile başlar. Muayene yaklaşık 10 9 atomlarını belirtir 2 V, ulaşmak için fotodedektör MOT floresan sinyali izler. NOT: MOT floresan yaklaşık 10 -4 rad uzamsal açıyla bir lens tarafından toplanır. Yükleme aşaması atom numarası: Referans 13 deki yöntem ile hesaplanabilir. </li><li> Yükleme aşaması sona ermeden önce yavaş ışın engellemek için optik deklanşör kullan. NOT: yavaş kiriş kapağın zamanlaması Tablo 1 &#39;de listelenen deney zamanlama kontrolü altındadır. </li><li> Ayar yoğunlukları ve soğutma fazı için Tablo 3&#39;e göre MOTOR lazer ışınları frekans detunings. NOT: Soğutma aşamasından sonra, sıcaklığıMuayene yaklaşık 300 μK düşürülür. </li><li> pompalama fazı için, program dosyasını zamanlama deney AOM ile yeniden pompalanması esnasında kirişler kapatmak için. Not: pompalama aşaması en aşırı ince durumları 2 2S 1/2 (= 1/2 F) her atomuna pompalar. </li><li> MOTOR kirişler kapatın ve AOM ile atomik geçiş rezonans altında lazer frekansı 30 MHz kayması ve optik panjur AOMs gelen sızıntı ışığı bloke eder. Not: Muayene aşamadan sonra atom buluta rezonans herhangi bir ışık kaçağı atomu kaybına neden olur. AOM kontrol ve Muayene kiriş kapağın zamanlaması her Tablo 1 &#39;de listelenmiştir. </li><li> Dinamik MOT sonra kameradan görüntü kareleri edinirler. MOT emilim görüntüleme alın. NOT: MOT atom numarası 10 7 pompalama fazı sonradır. Muayene için tipik bir emme görüntü Şekil 7a&#39;da gösterilmiştir. </li></ol></li></ol> &lt;p class = &quot;jove_title&quot;&gt; 6. ODT bir Ultracold Fermi gaz hazırlanması <ol><li> Optik Dipol Tuzak NOT: ODT ultracold Fermi gazları oluşturmak için ana araçtır. Derin ODT, 1064 nm dalga boyunda 100 W emisyon gücü olan bir fiber lazer üretmek için kullanılmaktadır. ODT kurulumu, Şekil 8&#39;de gösterilmiştir. <ol><li> Lazer ışını döker soğutulması için su akışı açın. </li><li> El ile 1 V ODT AOM kontrol gerilimini ayarlar. 13 W emisyon gücü ile fiber lazer açın. </li><li> kızılötesi ışık görüntüleyici ile ODT optik kontrol edin ve argon gazı akışı ile herhangi bir toz kaldırmak. NOT: optik üzerindeki toz ODT&#39;nin mekansal profilini değiştirmek ve ODT&#39;nin istikrarsızlığa yol açabilir. </li><li> AFG kontrol programı vasıtasıyla bir lazer darbesi üretmek üzere fiber lazer OİA komutu. Not: Lazer darbesinin çıkış deney zamanlaması tetiklenir ve bu darbenin başlangıç ​​zamanı Muayene yükleme aşaması bitmeden önce 14 ms olarak ayarlanır. DarbeE dizisi kumandası, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir, ve zamanlama Tablo 1&#39; de listelenmiştir. </li><li> El ile 8 V (doymuş RF güç% 80) için ODT AOM kontrol gerilimini ayarlamak. Not: AOM sürücünün en RF gücü termal mercek etkisini azaltmak için, doymuş güç% 80 ile sınırlı olmalıdır. </li><li> Kameradan MOT ve ODT&#39;nin emilim görüntüler elde. NOT: emilim görüntüleme yoluyla MOT ve ODT&#39;nin çakışmasını kontrol edin. Şekil 7b, sırasıyla Muayene ve ODT, tipik emme görüntüleri gösterir. </li></ol></li><li> Önyargı Manyetik Alan ve Spin Karıştırma rf Saha NOT: Bir etkileşim Fermi gaz üretmek için, dikey yönde bir öngerilim manyetik alanı ayarlamak s -Wave saçılma uzunluğu uygulanır. <ol><li> Deney zamanlama programı H-köprü ayarlama böylece Helmholtz anti-Helmholtz manyetik alan yapılandırma değişir. NOT: Helmholtz bobinler etkileşmeleri ayarlanması için öngerilim manyetik alanı üretir. </li><li> Kanal 2 ve mıknatıslar kontrol programının kanalı 3 527.3 G 330, G, öngerilim manyetik alanı ayarlayın. </li><li> Muayene kapatıldıktan sonra 330 G 0 G manyetik alan süpürme deneyi zamanlama sekansı Program. NOT: Bu manyetik alan süpürme standart evaporatif soğutma için zayıf etkileşim 6 Li Fermi gazı hazırlar. </li><li> Bir noninteracting Fermi gazı 14 için 527 G 330, G bir manyetik alan taraması Program. Not: 6.2.1-6.2.4 gelen manyetik alan dizisi. Şekil 1 &#39;de gösterilmektedir, ve zamanlama Tablo 1&#39; de listelenmiştir. </li><li> 6 Li en düşük iki aşırı ince durumları 2 2S 1/2 50:50 karışımı (F = 1/2, m F = ± 1/2) oluşturmak için gürültülü bir RF atımı uygulanır. </li><li> atomunda rezonant Ayarlama kilitli lazer frekansı527.3 G rf sinyalin çıkış frekansı değiştirilerek (düşük manyetik alan 2 2 P 3/2 → geçiş 2 2S 1/2 (F = 1/2, mF = -1/2) tekabül eder) jeneratör. NOT: rezonans frekansı frekans ayarlamasını yönlendirmek için kullanılır emme görüntüleme, atom numarası en üst düzeye çıkarır. Sadece spin-aşağı atomuna 50:50 eğirme karışımları deney için kullanıldığı için atomik bulut sunmak için görüntülenmiş. </li></ol></li><li> Düşürülmesi Tuzak Evaporatif Soğutma Not: Standart bir buharlaşmalı soğutma dejenere rejimi yakınındaki 6 Li fermiyonik atomuna soğutmak için kullanılır. Buharlaştırıcı soğutma ilk aşaması fiber lazer darbesi tarafından kontrol edilir ve ikinci ODT AOM ile kontrol edilir. yakın dejenere Fermi gazı parametre soğutma için numune olarak kullanılır. <ol><li> evaporatif soğutma zekâ ilk aşamasını başlath sonra tekrar 0.1 U 0, U 0 ODT tuzak derinliğini artırır fiber lazer gücü, darbe göndererek kontrol yazılımı (U 0 100 W bir lazer gücü ile tam tuzak derinliği). Bu aşamanın toplam süresi 0.5 saniyedir. Not: darbe süresi U 0 karşılık gelen termik mercek etkisini önlemek için 0,5 saniye ile sınırlı olmalıdır. </li><li> Program, üstel eğri ile ODT AOM, Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi. Buharlaştırıcı soğutma ilk aşaması tamamlandıktan sonra, 30 ms beklemek ve ODT AOM ile U 0 0.01 U 0 0.1 tuzak derinliği düşürerek buharlaştırıcı soğutma ikinci aşama başlar. Bu aşamanın toplam süresi 1.5 saniyedir. </li><li> Buharlaştırıcı soğutma sonra soğuk atomlu emme görüntüleme elde edin. Not: yaklaşık 10 5 atomuna buharlaştırıcı soğutma sonrası ODT içinde bırakılır, hesaplanabiliremme görüntüsü. </li></ol></li></ol> 7. Parametrik Soğutma <ol><li> Tuzak Derinlik Modülasyon <ol><li> 527.3 G. Modulate U (Tm) = 0.01 U 0 ile ODT AOM ile tuzak derinliği manyetik taramadan sonra 100 ms beklemek δ modülasyon derinliği ve ω (1 + δ cos (ω m Tm)), burada m, modülasyon frekansı. Parametrik modülasyon AFG kontrol programında modülasyon süresi t m ayarlayın. Modülasyon süresi dizisi Şekil 1&#39;de gösterilmektedir. NOT: Bu parametrik soğutma uygulanması önemli bir adımdır. </li><li> aniden yakalama kirişler kapatarak ODT atomları serbest bırakmak için APG Program. Gaz balistik emilim görüntüleme uygulamadan önce 300 us için genişletmek edelim. NOT: balistik genişleme Tempe almak için TOF emme görüntüleme kullanılırSoğuk atomlu rature. </li><li> parametrik soğutmadan sonra soğuk atomlu emme görüntü elde. </li></ol></li><li> Zaman Bağımlılık Ölçümü Not: daha önceki çalışmamızda 7, parametrik soğutma optimize frekans ω x 0.01 U 0 ODT radyal bindirme frekansıdır 1.45 ω x olarak bulunmuştur. Bu frekansı kullanarak, selektif eksen yönü boyunca yüksek enerjili atomuna kaldırabilir. <ol><li> Parametrik modülasyon AFG kontrol programı vasıtasıyla = 0.5 ö modülasyon derinliği ayarlayın. </li><li> modülasyonu döngü numaraları değiştirilerek 0 600 ms arasında modülasyon süresini değiştirmek için parametrik modülasyon AFG dış tetik kontrol işlevini kullanın. NOT: modülasyon zaman artması ile, atomik bulutun büyüklüğü, özellikle de eksenel yönde azalır. Ilgili sonuçlar Şekil 9&#39;da gösterilmektedir. </li&gt; <li> kameradan görüntü kareleri elde edin. Kaydet ve CCD kontrol programı üzerinden resim analiz edin. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Petrich, W., Anderson, M. H., Ensher, J. R., Cornell, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable%2C+tightly+confining+magnetic+trap+for+evaporative+cooling+of+neutral+atoms%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Stable, tightly confining magnetic trap for evaporative cooling of neutral atoms.</a> Phys. Rev. Lett. 74 (17), 3352(1995).</li>
<li>Ketterle, W., Druten, N. J. V. Evaporative cooling of trapped atoms. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKetterle%2C+W+%22Advances+in+Atomic%2C+Molecular%2C+and+Optical+Physics%22">Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics</a>. Bederson, B., Walther, H., et al. 37, Academic Press 181-236 (2003).</li>
<li>Truscott, A. G., Strecker, K. E., McAlexander, W. I., Partridge, G. B., Hulet, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+Fermi+pressure+in+a+gas+of+trapped+atoms%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Observation of Fermi pressure in a gas of trapped atoms.</a> Science. 291 (5513), 2570-2572 (2001).</li>
<li>DeMarco, B., Jin, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Onset+of+Fermi+degeneracy+in+a+trapped+atomic+gas%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Onset of Fermi degeneracy in a trapped atomic gas.</a> Science. 285 (5434), 1703-1706 (1999).</li>
<li>Granade, S. R., Gehm, M. E., O'Hara, K. M., Thomas, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-optical+production+of+a+degenerate+Fermi+gas%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">All-optical production of a degenerate Fermi gas.</a> Phys. Rev. Lett. 88 (12), 120405(2002).</li>
<li>Luo, L., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/8/9/213">Evaporative cooling of unitary Fermi gas mixtures in optical traps.</a> New J. Phys. 8 (9), 213(2006).</li>
<li>Li, J., Liu, J., Xu, W., de Melo, L., Luo, L. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1512.01277">Parametric cooling of a degenerate Fermi gas in an optical trap.</a> Phys. Rev. A. 93 (4), 041401(2016).</li>
<li>Poli, N., Brecha, R. J., Roati, G., Modugno, G. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.65.021401">Cooling atoms in an optical trap by selective parametric excitation.</a> Phys. Rev. A. 65 (2), 021401(2002).</li>
<li>Kumakura, M., Shirahata, Y., Takasu, Y., Takahashi, Y., Yabuzaki, T. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.68.021401">Shaking-induced cooling of cold atoms in a magnetic trap.</a> Phys. Rev. A. 68 (2), 021401(2003).</li>
<li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-54-13-3913">Sub-megahertz frequency stabilization of a diode laser by digital laser current modulation.</a> Appl. Opt. 54 (13), 3913-3917 (2015).</li>
<li>Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH. <a target="_blank" href="http://www-bl20.spring8.or.jp/detectors/manual/HiPic91.pdf">HiPic user manual</a>. , (2016).</li>
<li>Luo, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Entropy+and+superfluid+critical+parameters+of+a+strongly+interacting+Fermi+gas+%5BPh.D.+%5D%22">Entropy and superfluid critical parameters of a strongly interacting Fermi gas [Ph.D. thesis]</a>. , Duke University. (2008).</li>
<li>Ries, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22A+magneto-optical+trap+for+the+preparation+of+a+three-component+Fermi+gas+in+an+optical+lattice+%5BDiploma+%5D%22">A magneto-optical trap for the preparation of a three-component Fermi gas in an optical lattice [Diploma thesis]</a>. , University of Heidelberg. (2010).</li>
<li>Bartenstein, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precise+determination+of+6Li+cold+collision+parameters+by+radio-frequency+spectroscopy+on+weakly+bound+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Precise determination of 6Li cold collision parameters by radio-frequency spectroscopy on weakly bound molecules.</a> Phys. Rev. Lett. 94 (10), 103201(2005).</li>
<li>Gaunt, A. L., Schmidutz, T. F., Gotlibovych, I., Smith, R. P., Hadzibabic, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bose-Einstein+condensation+of+atoms+in+a+uniform+potential%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Bose-Einstein condensation of atoms in a uniform potential.</a> Phys. Rev. Lett. 110 (20), 200406(2013).</li>
<li>Bruce, G. D., Bromley, S. L., Smirne, G., Torralbo-Campo, L., Cassettari, D. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1109.1502">Holographic power-law traps for the efficient production of Bose-Einstein condensates.</a> Phys. Rev. A. 84 (5), 053410(2011).</li>
<li>Roy, R., Green, A., Bowler, R., Gupta, S. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1601.05103">Rapid cooling to quantum degeneracy in dynamically shaped atom traps.</a> Phys. Rev. A. 93 (4), 043403(2016).</li>
<li>Bukov, M., D'Alessio, L., Polkovnikov, A. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1407.4803">Universal high-frequency behavior of periodically driven systems: from dynamical stabilization to Floquet engineering.</a> Adv. Phys. 64 (2), 139-226 (2015).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur. Belirli ürün ve şirket alıntıları yalnızca açıklama amaçlıdır ve yazarlar tarafından onaylandığı anlamına gelmez.

Bir çapraz-ışınlı optik tuzak içinde bir noninteracting Fermi gaz parametre soğutulması için deneysel protokol mevcut. Bu protokolün kritik aşamaları içermektedir: İlk olarak, optik olarak tuzak Fermi gazı tuzak derinliği düşürerek dejenere sıcaklığına yakın soğutuldu edilmesi gerekmektedir. İkinci olarak, bir modülasyon frekansı tutucu potansiyeli harmonik olmayan bileşeni ile rezonanttır şekilde seçilir. Üçüncü olarak, yakalama ışınının yoğunluğu atom bulutu serin ve modülasyon zamanında bulut enerji bağımlılığı ölçme...

Son yirmi yıl içinde, çeşitli soğutma teknikleri Bose-Einstein kondansatlan (BEC) üretilmesi için geliştirilmiş olan ve sıcak atom buharlar, 1, 2, 3, 4, 5 ila Fermi gazlar (DPG) dejenere. BEC ve DFG kadar, normal olarak yeryüzünde veya boşluk bulunan çok altında son derece düşük sıcaklıklarda mevcut buluşun konusunu oluşturan yeni fazlar tam sıfır sıcaklığının üzerinde bir dereceye, genellikle milyonda biri vardır. Bu düşük sıcaklıklar elde etmek için, en soğutma yöntemleri, buharlaşma atomuna soğumaya bindirme potansiyelini düşürmek dayanır. Bununla birlikte, düşürme düzeni aynı zamanda gaz kuantum rejimi 6 ulaştığında, soğutma etkinliğini sınırlar atomlu çarpışma hızı azalır. Bu yazıda, buharlaşarak ayrılırken olmadan bir ODT bir ultracold Fermi gazı soğutmak için bir &quot;kovma&quot; yöntem mevcutTuzak derinliği düşürülmesi. Bu yöntem, parametrik düşürücü şemaları 7, 8, 9 ile karşılaştırıldığında birçok avantaja gösteren, 7 soğutma son çalışmaya dayanmaktadır. Parametrik Şema temel fikri yakalama potansiyeli kenarına yakın sıcak atomuna merkezinde soğuk atomu daha düşük tutucu frekansları hissettiren çapraz kiriş ODT ait anharmonicity kullanılmasıdır. Bu anharmonicity yüksek enerjili atomuna sahip rezonant frekanslarda yakalama potansiyeli modüle ederken sıcak atomuna seçici tuzağından dışarı atılmasını sağlar. Parametrik soğutma deneysel protokol dejenere sıcaklığına yakın bir önceden soğutulmuş noninteracting Fermi gaz gerektirir. Bu protokol uygulamak için, bir akusto-optik modülatör (AOM) controllin ile yakalama, ışınların yoğunluğunu modüle etmek için kullanılmaktadırg modülasyon frekansı, derinlik ve zaman. Soğutma etkisini doğrulamak için, atomik bulutu bir rezonant lazer ışını, bir yük bağlı aygıt (CCD) kamera tarafından yakalanır atomik bulutu ve emici gölge aydınlatan time-of-flight (TOF) emme görüntüleme ile incelenir. Bu tür atomu sayısı, enerji, ve sıcaklık gibi bulut özellikleri, sütun yoğunluğu ile tespit edilir. Soğutma etkisini karakterize etmek için, çeşitli modülasyon kez bulut enerjilerinin bağımlılığını ölçmek.

<table><tbody><tr><td>500 mW 671 nm ECDL</td><td>Toptica</td><td>TA Pro</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>35 mW 671 nm ECDL</td><td>Toptica</td><td>DL-100</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>671 nm AOM</td><td>Isomet</td><td>1206C</td><td>Miktar: 3</td></tr><tr><td>671 nm AOM Sürücü</td><td>Isomet</td><td>630C-110</td><td>Miktar: 3</td></tr><tr><td>100 W 1,064 nm CW lazer</td><td>IPG fotonik</td><td>YLR-100-1064-LP</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>1,064 nm AOM</td><td>IntraAction</td><td>ATM-804DA6B&nbsp;</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>1,064 nm AOM Sürücü</td><td>IntraAction</td><td>ME-805EH&nbsp;</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Keyfi Fonksiyon Üreteci</td><td>Agilent&nbsp;</td><td>33120A</td><td>Miktar: 3</td></tr><tr><td>Dijital G/Ç Kartı</td><td>Birleşik Elektronik Endüstrileri</td><td>PD2-DIO-128</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Sistem Tasarım Platformu</td><td>Ulusal Enstrümanlar</td><td>LabVIEW</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Analog Gerilim Çıkış Cihazı</td><td>Ölçüm Hesaplama</td><td>USB-3104</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>CCD Kamera</td><td>Hamamatsu</td><td>Orca R2</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Keyfi Darbe Jeneratörü</td><td>Quantum Composer</td><td>9618 +</td> <td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Analog Voltaj Çıkış Cihazı</td><td>Ölçüm Hesaplama</td><td>USB-3104</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>20 A güç kaynağı</td><td></td><td></td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>10 A güç kaynağı</td><td></td><td></td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>120 A güç kaynağı</td><td></td><td></td><td>Miktar: 2</td></tr><tr><td>Soğutma Fanı</td><td></td><td></td><td>Miktar: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>671 nm Ayna</td><td></td><td></td><td>Miktarı: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>671 nm Yarım dalga Plaka</td><td></td><td></td><td>Miktarı: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>671 nm Çeyrek dalga Plaka</td><td></td><td></td><td>Miktarı: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>500 mW Işın Deklanşörü</td><td></td><td></td><td>Miktarı: aparat tasarımına</td></tr> bağlıdır <tr><td>671 nm Lensler</td><td></td><td></td><td>Miktar: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>Faraday İzolatör</td><td></td><td></td><td>Miktar: 2, her ECDL için bir tane</td></tr><tr><td>671 nm Polarize Işın Ayırıcı</td><td></td><td></td><td>Miktar: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>Fotodedektör</td><td>Thorlabs</td><td>SM05PD1A</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Çoklayıcı ve nbsp;</td><td>Analog Cihazlar</td><td>ADG409</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Çoklayıcı&nbsp;</td><td>Analog Cihazlar</td><td>ADG408</td><td>Miktar: 2</td></tr><tr><td>1.064 nm plano-içbükey lens</td><td></td><td></td><td>Miktar: Işın azaltıcı</td></tr><tr><td>1.064 nm plano-dışbükey lens</td><td></td><td></td> için <td>1 Miktar: Işın azaltıcı için</td></tr><tr><td>1.064 nm Aynalar</td><td>Miktar: aparat tasarımına bağlıdır</td>1.064 nm Yarım dalga Plakaları <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Miktar: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>1,064 nm Lensler</td><td></td><td></td><td>Miktar: aparat tasarımına bağlıdır</td></tr><tr><td>1,064 nm İnce Film Polarizör</td><td></td><td></td><td>Miktarı: 1</td></tr><tr><td>100 W, 1,064 nm Işın Dökümü</td><td></td><td></td><td>Miktarı: 1</td></tr><tr><td>100 W, 1,064 nm Güç Ölçer</td><td></td><td></td><td>Miktarı: 1</td></tr><tr><td>RF Fonksiyon Jeneratörü</td><td>Rigol</td><td>DG4162</td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>RF Güç Amplifikatörü</td><td>Mini Devreler</td><td>ZHL-100W-GAN +</td> <td>Miktar: 1</td></tr></tbody></table>

periyodik sürüş tarafından optik tuzağa ultracold fermi gaz soğutma

Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

Soğuk bir Fermi gazı için, çapraz ışınlı bir optik dipol tuzağında (ODT) atomik hareketleri parametrik olarak sürerek bir soğutma yöntemi sunuyoruz. Yöntemimiz, tuzağın kenarındaki daha sıcak atomların yakalama potansiyelinin anharmonik bileşenlerini hissettiği, tuzağın merkezindeki daha soğuk atomların ise harmonik olanı hissettiği ODT'nin uyumsuzluğunu kullanır. Tuzak derinliğini anharmonik bileşenlerle rezonansa giren frekanslarla modüle ederek, daha soğuk atomları tuzakta tutarken daha sıcak atomları tuzaktan seçici olarak uyarır ve parametrik soğutma oluştururuz. Bu deneysel protokol, bir Zeeman yavaşlatıcısı tarafından yüklenen bir manyeto-optik tuzak (MOT) ile başlar. MOT'taki önceden soğutulmuş atomlar daha sonra bir ODT'ye aktarılır ve etkileşimli bir Fermi gazı oluşturmak için bir önyargı manyetik alanı uygulanır. Daha sonra, dejenere sıcaklığa yakın soğuk bir Fermi gazı hazırlamak için yakalama potansiyelini düşürürüz. Bundan sonra, manyetik alanı, optik yakalama ışınlarının yoğunluğunu modüle ederek parametrik soğutmanın ortaya çıkabileceği Fermi gazının etkileşimsiz rejimine süpürüyoruz. Parametrik soğutma etkisinin büyük ölçüde modülasyon frekanslarına ve genliklerine bağlı olduğunu bulduk. Optimize edilmiş frekans ve genlik ile bulut enerjisinin modülasyon süresine bağımlılığını ölçüyoruz. Bulut enerjisinin anizotropik bir şekilde değiştiğini ve eksenel yönün enerjisinin parametrik sürüş ile önemli ölçüde azaldığını gözlemliyoruz. Soğutma etkisi eksenel yön ile sınırlıdır, çünkü çapraz kiriş ODT'nin baskın uyumsuzluğu eksenel yön boyuncadır. Son olarak, bu protokolü, harici sürüş kullanarak kuantum gazlarını soğutmak için umut verici bir şema sağlayan büyük uyumsuzluğun yakalama potansiyelleri için her yöne genişletmeyi öneriyoruz.

Bu protokolü kullanarak, önceki yayında 7&#39;de tespit edilmiştir, her ikisi de optimize modülasyon frekansı ve genliği ile modülasyon zamanında parametrik soğutma bağımlılığını araştırmak. İlk olarak T / T, F ≈ 1.2 sıcaklıkta en düşük iki aşırı ince eyalette 6 Li atomlu bir noninteracting Fermi gaz hazırlar. Burada, T, F = (6N) 1/3 h ω / K = 5.2 μK atomu ...

Çapraz ışınlı bir optik dipol tuzağında ultra soğuk bir Fermi gazını soğutmak için parametrik bir sürüş yöntemi sunuyoruz. Bu yöntem, tuzak derinliğini, yakalama potansiyelinin anharmonik bileşenleri ile rezonansa giren frekanslarla periyodik olarak modüle ederek yüksek enerjili atomları tuzaktan seçici olarak uzaklaştırır.

Periyodik Sürüş tarafından Optik tuzağa Ultracold Fermi Gaz Soğutma

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

Bu prosedürün genel amacı, tuzaklama lazer demetinin yoğunluğunu periyodik olarak modüle ederek, optik olarak tuzaklanmış ultra soğuk bir Fermi gazını mikroKelvin rejimine kadar soğutmaktır. Bu soğutma yöntemi, doğadaki nova fenomenlerini simüle etmek için daha düşük sıcaklıklı kuantum gazı üretmek gibi ultra soğuk atom araştırmalarındaki temel sorulara yanıt verebilir. Parametrik soğutmanın ana avantajı, ultra soğuk Fermi atomlarını optik olarak ve oldukça yüksek bir soğutma verimliliği ile soğutabilmesidir.Bu karmaşık prosedür, doktora sonrası araştırmacımız Jiaming Li tarafından uygulanacaktır. Bu deney için gerekli düzenek halihazırda kurulmuştur. Fırınla başlayan birkaç temel bileşen bulunmaktadır. Fırın, gereken akıda lityum-6 çıkışı sağlayacaktır.Fırından çıktıktan sonra lityum, bir Zeeman yavaşlatıcı ve geçiş bobinleri üzerinden ilerler. Buradan atomlar deney haznesine ulaşır. Hazne, ya Helmholtz ya da anti-Helmholtz manyetik alanına sahip bobinler arasındadır.Bir fotodiyot, hazne penceresi aracılığıyla floresan sinyalini izler. Ayrıca, soğutma ve pompalama aşaması sırasında atom bulutlarını bir kızılötesi kesme filtresi üzerinden görüntülemek için bir CCD kamera bulunur. H

cooling-an-optically-trapped-ultracold-fermi-gas-by-periodical-driving

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Dielektrik düşük güç optik hapsi aşağıdaki kurulum yaklaşımı ayrıntıları metal film bir çift nanohole kullanarak nanopartiküller.

Nanopartiküllerin Optik Yakalama

Gradyan eko bellek atom toplulukları ışığın optik kuantum durumlarını saklamak için bir protokoldür. Kuantum bellek kuantum anahtar dağıtımı aralığını uzatabilirsiniz bir kuantum tekrarlayıcı önemli bir unsurdur. 3-seviyeli atom topluluğu uygulanan zaman biz şemasının çalışmasını özetlemektedir.

Sıcak Atom Vapor Gradient Echo Kuantum Hafıza

Geleneksel optik manipülasyon tekniklerinin ölçeklenebilirliği ve çözünürlüğü kırınım ile sınırlıdır. Kırınım sınırını aşıyoruz ve yakın aralıklı C-şekilli plazmonik rezonatörlerden oluşan bir yol ile desenlenmiş altın bir yüzey kullanarak nanoparçacıkları bir çip boyunca optik olarak taşıma yöntemini açıklıyoruz.

Bir Nano-Optik Konveyör Bant imalatı ve İşletilmesi

Silikon metal oksit yarı iletken kuantum noktalarına dayalı tek elektronlu pompalarla ilgili üretim süreci ve deneysel karakterizasyon teknikleri tartışılmaktadır.

Tek elektron pompalayabilme için Silikon Metal-oksit-yarıiletken Kuantum Noktaları

Seçilen dielektrik mikropartiküllerin havada fırlatılması ve kararlı bir şekilde yakalanması için bir protokol sunulmaktadır.

Havada Dielektrik mikropartiküllerin Optik Tuzak Yükleme

Yüksek çözünürlüklü bir Coulomb patlama görüntüleme kurulumu kullanarak bir moleküler dönme dalga paketinin gerçek zamanlı bir filmini oluşturmak için bir protokol sunuyoruz.

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

Bu kağıt yüzey iyon tuzakları için bir microfabrication metodoloji yanı sıra ayrıntılı deneysel yönerge bindirme iterbiyum iyonları için bir oda sıcaklık ortamında sunar.

Microfabricated kullanarak iyonları bindirme için deneysel yöntemleri iyon tuzakları yüzey

Biz optik mikro-parçacıklar nanoplasmonic optik kafes tuzak açıklayınız.

Nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme

Plazmonik altın nanorods sıvılar içinde sıkışıp ve dairesel yayın polarize Optik cımbız kullanarak kHz frekanslarda döndürülmüş. Brown dinamiği Analizi ve hafif scatteringspectroscopy ilgili araçlar tanıtımı araştırma ve bilim çok sayıda alanlarda uygulama güçlü bir sistemi yol açar.

İnşaat ve ışık tahrik altın Nanorod Rotary Motor sistemi

Burada sunulan bir iyon kapanı içinde 25Mg+ iyonları soğutulmuş Doppler tarafından yayılan floresan sayıları maksimize ederek vakum pencerelerin birefringence ölçmek için bir yöntemdir. Vakum pencerelerin birefringence dış dalga plakaları azimuthal açıları değiştirerek telafi edilebilir lazer, polarizasyon durumları değişecektir.

25Mg+ Floresan Kullanılarak Vakum Pencere Birefringence Yerinde Ölçümü

Bu makale, dinamik, tekne şeklinde fotoforetik bir tuzak kullanarak havada büyük metalik parçacıkların uzun süreli, stabil tuzaklanması ve hassas konumlandırılması için deneysel yöntemi tanımlar. Bu sistem, plazmonik etkileşim çalışmaları için uygun kontrollü manipülasyonu mümkün kılar.

Doğrudan çekilen yan duvarlara sahip bir &#39;tekne&#39; tuzağı kullanarak havada büyük metal parçacıkların optik olarak hapsedilmesi

Keşfedin periyodik sürüş yöntemiyle optik tuzakta ultracold Fermi gaz soğutma tekniğini. Lityum-6 atomlarını mikroKelvin sıcaklıklara indirerek kuantum gaz davranışlarını inceleyin.

Periyodik Sürüş tarafından Optik tuzağa Ultracold Fermi Gaz Soğutma

Daha fazla video keşfet