Устранено охлаждение боковой полосы
-
Охлаждение с разрешенной боковой полосой
- Метод лазерного охлаждения для охлаждения атомов и ионов сверх доплеровского предела.
- Используется для инициализации частиц в определенных состояниях.
-
История и концептуальное описание
- Приписывается D. J. Уайнленду и Х. Дехмелт.
- Охлаждение с разрешенной боковой полосой используется для охлаждения атомов до основного квантового состояния.
- Атомы предварительно охлаждаются доплеровским лазерным охлаждением.
-
Теоретическая основа
- Охлаждение происходит при настройке лазера на красную боковую полосу.
- Атом переходит из основного состояния в возбужденное и обратно, уменьшая колебательное квантовое число.
- Процесс повторяется до достижения основного состояния.
-
Экспериментальные реализации
- Охлаждение начинается с низкой температуры.
- Процесс включает доплеровское охлаждение, охлаждение в боковой полосе и измерение состояния.
- Примеры: охлаждение ионов Ca+ и атомов Cs в боковой полосе комбинационного рассеяния.
-
Пример: охлаждение ионов Ca+
- Энергетические уровни: S1/2, P1/2, P3/2, D3/2, D5/2.
- Доплеровское охлаждение на переходе S1/2 — P1/2.
- Охлаждение боковой полосы на переходе S1/2 — D5/2.
- Дополнительные стадии для откачки долгоживущих состояний.
-
Реализация Лейбфрида и др.
- Ион охлаждается доплеровским излучением с длинами волн 397 нм, 866 нм и 854 нм.
- Поляризация по спину до состояния S1/2(m=-1/2).
- Контуры охлаждения боковой полосы на длине волны 729 нм.
- Манипуляции и анализ с использованием света 729 нм.
-
Обнаружение ионов
- Освещение с длиной волны 397 нм и 866 нм
- Различение темного (D) и яркого (S) состояний по пороговому значению флуоресценции
-
Варианты схемы
- Исследуются и используются несколькими группами
- Примеры: охлаждение атомов Cs в боковой полосе комбинационного рассеяния
-
Охлаждение атомов Cs
- Комбинационный переход заменяет однофотонный процесс
- Используется изотропная оптическая решетка в магнитном поле
- Обеспечивает комбинационную связь с красной боковой полосой зеемановских многообразий
-
Процесс охлаждения
- Приготовление холодного образца
- Атомы Cs удерживаются в оптической патоке и магнитооптической ловушке
- Атомы занимают двумерную, близкую к резонансной решетку
- Решетка изменяется адиабатически на удаленную резонансную решетку
- Включается магнитное поле для настройки комбинационного рассеяния на красную боковую полосу
- Лазерная пара накачка/повторная накачка обеспечивает релаксацию между сверхтонкими состояниями
- Прокачка усиливается для перевода популяции в определенное сверхтонкое состояние
- Решетка отключается, используется анализ Штерна-Герлаха для определения времени полета