Kondensat BosegoEinsteina na obwodzie scalonym (BEC on chip)

Transkrypt

1 Kondensat BosegoEinsteina na obwodzie scalonym (BEC on chip) Dobrosªawa BartoszekBober Zakªad Optyki Atomowej IF UJ 6 marca 2011 Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

2 Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

3 BEC on chip Laboratorium Zimnych Atomów przy Powierzchni Dobrosªawa Bartoszek Bober 6 marca / 16

4 Laboratorium Zimnych Atomów przy Powierzchni Kierunki bada«: zimne atomy przy powierzchni dipolowe lustro optyczne, a wkrótce inne struktury kondensat BosegoEinsteina (ukªad w budowie) Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

5 Kondensat BosegoEinsteina RbBECi RuBECi ukªad pró»niowy wraz z dyspenzerami Rb + pola magnetyczne + chip rmy ColdQuanta wg D. M. Farkas et al, App. Phys. Lett. 96, , 2010: gotowy ukªad ma dawa ok atomów 87 Rb w F = 2, m F = 2 > stanu podstawowego w odlegªo±ci mniejszej ni» 300 µm od powierzchni chipa w puªapce o cz sto±ciach 1.2 khz x 1.2 khz x 200 Hz repetition rate 0.3 Hz Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

6 dipolowa puªapka optyczna a magnetyczna RbBECi dipolowa puªapka optyczna puªapkowane atomy we wszystkich stanach m F (kondensat spinorowy) chªodzenie przez odparowanie poprzez zmniejszanie gª boko±ci puªapki, gorsza termalizacja mo»na ªatwo zrobi sie optyczn dipolowa puªapka magnetyczna puªapkowane atomy w jednym stanie m F chªodzenie przez odparowanie bez zmiany ksztaªtu puªapki (polem RF), lepsza termalizacjia caªkowicie ciemna puªapka Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

7 RbBECi BEC na chipie a BEC w wolnej przestrzeni (w puªapce magnetycznej) BEC na chipie atomy bardzo blisko przewodników du»e gradienty pola magnetycznego wi ksze cz sto±ci puªapki krótszy czas termalizacji maªy ukªad pró»niowy, potrzebne tylko cewki (maªe bo blisko atomów) wytwarzaj ce pola kwadrupolowe dla MOTa i cewki pól osetowych ukªad zajmuje maªo miejsca (w stron przeno±nych urz dze«) maªe cewki/przewodniki z pr dem wytwarzaj ce pola magnetyczne maªy pobór mocy BEC w wolnej przestrzeni atomy daleko od przewodników mniejsze gradienty pola magnetycznego mniejsze cz sto±ci puªapki dªu»szy czas termalizacji wi kszy ukªad pró»niowy i cewki wytwarzaj ce niezb dne pola magnetyczne du»e cewki o wielu zwojach du»y pobór mocy, chªodzenie Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

8 BEC on chip RbBECi Budowa Dobrosªawa Bartoszek Bober 6 marca / 16

9 Dolna puªapka magnetooptyczna RbBECi 2 odbite wi zki o eliptycznym przekroju + gradient pola magnetycznego (w poziomie) wytworzony przez 4 podªu»ne magnesy 2D MOT 2D MOT + wi zka przepychaj ca w pionie + krzemowy dysk z 0.75 mm otworem 2D + MOT (dodatkowe chªodzenie) ªadowanie górnego MOTa puªapka ma by wykonana w ramach pracy licencjackiej przez Aleksandra Gajosa Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

10 RbBECi Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

11 RbBECi Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

12 Górna puªapka magnetooptyczna RbBECi 3D MOT: 2 wi zki odbite, k t 2θ 40 mi dzy nimi (MOT powstaje bli»ej chipa), 2 osobne wi zki przwciwbie»ne w poziomie, repumper i wi zka pompuj ca wspóªbie»ne z wi zkami poziomymi otrzymywane ok atomów w 1 2 s Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

13 Proces otrzymywania kondsensatu RbBECi gdy ju» mamy 3D MOTa, nast puje: kompresja MOTa chªodzenie w melasie do temp. 20 µk przepompowanie atomów do stanu F = 2, m F = 2 > przeªadowanie atomów do zewn trznej puªapki Ioe'goPritchard'a i transport do chipa transfer do puªapki Ioe'goPritchard'a na chipie wª czenie dimple trap chªodzenie przez odparowanie przewidywany rezultat: BEC o ok atomów 87 Rb w F = 2, m F = 2 > stanu podstawowego w odlegªo±ci mniejszej ni» 300 µm od powierzchni chipa w puªapce o cz sto±ciach 1.2 khz x 1.2 khz x 200 Hz Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

14 Perspektywy przy u»yciu omawianego ukªadu planujemy: wytworzy kondensat w puªapce optycznej (u»ywaj c 10 W lasera ±wiatªowodowego 1083 nm), zbada pewne zagadnienia zwi zane z lokalizacj Andersona, rozwa»ane przez teoretyków z ZOA, prof. Jakuba Zakrzewskiego i prof. Krzysztofa Sach Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

15 Sprz t z NLTK na potrzeby budowanego ukªadu, z bud»etu NLTK zakupiony zostaª nast puj cy sprz t: omówiony ukªad RuBECi rmy ColdQuanta, stóª optyczny, lasery TApro i DL 100 rmy Toptica, wi kszo± optyki (lustra, soczewki, pªytki falowe, kostki ±wiatªodziel ce, komórki z Rb, modulatory akustooptyczne, swiatªowody ze sprz gaczami), aparat EMCCD ixon rmy Andor i 2 aparaty CCD SciCam, ukªad sterowania eksperymentem z National Instruments, oscyloskopy, zasilacze, elektronika, fotodiody, mierniki mocy... Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16

16 Podsumowanie W Laboratorium Zimnych Atomów przy Powierzchni: wytworzony zostanie kondensat Bosego-Einsteina, pocz tkowo w puªapce magnetycznej, nast pnie powstanie BEC w puªapce optycznej, i b dziemy sprawdza przewidywania teoretyczne dotycz ce lokalizacji Andersona. Dobrosªawa BartoszekBober 6 marca / 16