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25Mg+蛍光を用いた真空窓複屈折のSitu測定
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Summary June 13th, 2020
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ここで提示される真空窓の複屈折を測定する方法は、ドップラーがイオントラップで25Mg+イオンを冷却して放出する蛍光度+を最大化することによって行う。真空窓の複屈折は、レーザーの偏光状態を変化させるため、外部波板の方位角を変えることで補正することができます。
Transcript
ここで提示される方法は、真空窓の複屈折で補償するために使用することができ、真空チャンバー内の純粋に偏光を生成する。それは、冷たい原子やイオンを含む実験を進める際に多くの用途を持つことができます。この技術の主な利点は、原子やイオンが開始される対象としてだけでなく、偏光状態のイン・ザ・イン・ザ・ディテクタとしても使用されないことです。
そのため、偏光アナライザを真空システムに入れることを避けることができます。この手順のデモンストレーションは、研究室のエンジニアであるウェン・ハオ・ユアン、ジー・ユ・マとペン・ハオ、当研究室の博士課程の2人の学生です。AおよびB偏光子の基準方向を設定するには、偏光子を280ナノメートル第4高調波レーザー光の経路に配置し、入射光と一致する背面反射光を保つように偏光ホルダーを慎重に調整し、レーザービームを偏光面に垂直に保ちます。
偏光子Aの後ろにパワーメーターを置き、偏光子を回転させて出力電力を最大にします。ステッパーモータ回転ステージによる偏光子Aの角度と偏光子Aの後ろのパワーをパワーメータで記録します。次に、パワーメーターを偏光子Bの後ろに置き、偏光子Bを回転させて出力電力を最大にします。
偏光子Bの角度を、ステッパーモータ回転ステージと偏光子Bの背後の電力で、パワーメータで記録します。波形プレートの方位角の基準方向を設定するには、偏光子間のビームパスに半波板を配置し、波形プレートを回転させて出力電力を最大にします。偏光子Bの背後にあるパワーメーターを使用して、回転角度と出力レーザーパワーを記録します。
ハーフウェーブプレートと偏光子Bの間のビームパスに4分の1の波板を配置し、4分の1の波板を回転させて出力電力を最大にします。偏光子Bの背後にあるパワーメーターを使用して、回転角度と出力レーザーパワーを記録します。次に、偏光子Bとパワーメータをビームパスから取り外します。
2つのミラーを使用して、イオントラップを収容する真空チャンバーにレーザービームを向け、マグネシウム-25イオンと相互作用します。単一のマグネシウム-25イオンのドップラー冷却のために、最初に532ナノメートルアブレーションレーザーと285ナノメートルイオン化レーザーを回した。イオントラップに1つのイオンだけがトラップされていることを確認するには、電子乗算された電荷を合わせたデバイスの画像を見てください。
マグネシウム原子は3つの同位体を持っているので、適切なイオン化周波数を使用して、マグネシウム-25同位体を分析することを確認します。次に、HEMホールドコイル電流を調整し、磁界を6.5ギャルに設定します。ドップラー冷却レーザー周波数を波長計にロックするには、波長計を使用してレーザーの周波数を記録しながら、周波数カウンタを使用して280ナノメートルレーザーと光子乗数管の周波数を皮膚にします。
蛍光率が最大に達する共振周波数が最大に達した場合は、デジタルサーボ制御プログラムを使用して、レーザー周波数を波長計にロックする。レーザーの強度を飽和強度と等しくなるに設定するには、アユースト光学変調器の駆動力を調整し、レーザーのパワーを設定します。パワーと蛍光数を記録し、電力と蛍光度の曲線に合わせて適切な式を使用して、飽和力を得ます。
次に、アクロス光変調器駆動電力を調整し、決定された飽和電力にレーザーパワーを設定します。あるいは、半分と4分の1波プレートの方位角を近くに調整し、蛍光カウントを手で最大化し、プレートの方位角を最大カウントで記録します。次にステッパーモータ回転ステージを使用してプレートを回転させ、回転角度とそれに対応する蛍光度を記録します。
マグネシウム-25イオンは48のゼーマンレベルを有するので、分析解は速度方程式から導出することができない。ただし、これらのデータは数値プログラムによってシミュレートすることができます。ここで、異なる光強度下での偏光状態と蛍光度数との関係が示されており、この分析のために真空チャンバ内の光の偏光状態が0.999より大きかったことを示し、蛍光数が最大であった。
この位置では、ここで蛍光数の変動が2%未満であったと、異なるDチューニング周波数下でのレーザーパワーと蛍光数の関係が示されている。データをカーブにプロットすると、各周波数での飽和電力値の決定が可能になります。一方の波板の方位角を固定し、他方を回転させ、その角度と蛍光度を記録することで、理論上と実験結果の違いが、評価できる。
この分析では、理論データと実験データが密接に一致し、方法の信頼性を実証した。偏光板と波板をレーザーパスに入れる際には、各偏光素子の表面に対してレーザー光が垂直でなければならないことに注意してください。複屈折や窓は温度の影響を受けるので、我々はあなたのフィードバック2つの波板のために、リアルタイムで効果の一部を補償するために、この簡単で迅速な方法を使用することができます。
この方法は、光学時計や実験などの真空ベースのフィールドでの窓の複屈折の測定を取得するための尺度を提供します。
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