|
|
Koherence světla emitovaného lineárním Coulombovským krystalem a jeho zrcadlovým obrazem
Čepil, Adam ; Lešundák, Adam ; Pham, Minh Tuan ; Čížek, Martin ; Grim, Jakub ; Slodička, L. ; Číp, Ondřej
V naší práci se zaměřujeme na experimentální demonstraci dvou komplementárních přístupů k zesílení interakce mezi fotony a atomy na úrovni jednotlivých fotonů a 40Ca+ iontů. Realizujeme schéma, ve kterém pozorování interference světla rozptýleného několika chycenými atomovými ionty je dále zvýšeno díky interferenci s jejich zrcadlovými obrazy. Kontrola odpovídajícího kolektivního koherentního optického rozptylu a možnost pozorování interakce se světlem emitovaným mnoha nezávislými ionty modifikovaným optickými okrajovými podmínkami slibuje proveditelný přístup k efektivní realizaci interakce mezi světlem a hmotou nebo k řízenému pozorování kvantově elektrodynamických jevů s mnoha atomy.
|
|
|
Měření stability magnetického pole pomocí 40Ca+ iontu
Pham, Minh Tuan ; Lešundák, Adam ; Čížek, Martin ; Podhora, L. ; Řeřucha, Šimon ; Jedlička, Petr ; Slodička, L. ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Jedno z hlavních omezení při dlouhodobém měření absolutní frekvence hodinového přechodu je kolísání magnetického pole. Časově proměnlivá fluktuace vnějšího magnetického pole vede k frekvenčním posunům Zeemanových komponent a tím dochází ke snížení frekvenční stability optických hodin v čase. V současné době jsou obvykle optické atomové reference realizovány s pomocí jediného iontu. Škálování počtu iontů k vyšším hodnotám však přináší nesporný benefit ve formě vysokého poměru signálu a šumu a tím ke zefektivnění celého procesu měření. Ionty jsou v tomto případě roztaženy na velkou plochu a vytvářejí tzv. iontové Coulombovské krystaly. Kromě prostorové stability magnetického pole je pak při práci s Coulombovskými krystaly obzvláště důležitá i homogenita magnetického pole. Nadměrnou magnetickou perturbaci lze výrazně snížit překrytím sestavy magnetickým stíněním nebo použitím permanentních magnetů namísto konvenčně používaných magnetických cívek. Další metodou je průměrování na více hladinových přechodů. Tento příspěvek představuje jednoduchou metodu měření stability magnetického pole v poloze iontu.
|
|
| |
|
| |
|
|
Stabilizovaný laser pro spektroskopii se zchlazenými ionty kalcia
Čížek, Martin ; Pham, Minh Tuan ; Lešundák, Adam ; Hucl, Václav ; Řeřucha, Šimon ; Hrabina, Jan ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Spektroskopie s vysokým rozlišením prováděná na dopplerovsky zchlazeném iontu zachyceném v elektrické pasti vyžaduje vysoce koherentní excitační laser. Šířka jeho spektrální emisní čáry musí respektovat dobu života excitovaného přechodu. Typicky se jedná o jednotky Hz, neboť doba života excitovaného přechodu bývá minimálně v řádu sekund. Zároveň musí být excitační laser přeladitelný v řádu jednotek až desítek MHz. Nová generace normálů optických frekvencí – optických hodin – je založena na tomto druhu spektroskopie, proto bývají často takové excitační lasery označovány jako tzv. hodinové lasery. Náš příspěvek přibližuje probíhající vývoj sestavy hodinového laseru pracujícího na vlnové délce 729 nm, která bude využívána pro spektroskopii se zchlazeným zachyceným iontem kalcia 40Ca+ v laboratoři Ústavu přístrojové techniky AV ČR v Brně. Jako primární zdroj koherentního záření je použit diodový laser s externím rezonátorem pracující na vlnové délce 729 nm. Šířka spektrální čáry laseru bez použití stabilizace je cca 300 kHz. Laser je přeladitelný pomocí piezoelektrického aktuátoru v rozsahu cca 10 GHz s max. šířkou pásma modulace 2 kHz. Rychlé jemné ladění v řádu stovek MHz je možné modulací čerpacího proudu laserové diody s šířkou pásma 50 MHz. Na obr. 1 je schéma celé sestavy stabilizovaného hodinového laseru.
|
|
|
Trapping and cooling of single ions for frequency metrology and quantum optics experiments
Slodička, L. ; Pham, Minh Tuan ; Lešundák, Adam ; Hucl, Václav ; Čížek, Martin ; Hrabina, Jan ; Řeřucha, Šimon ; Lazar, Josef ; Obšil, P. ; Filip, R. ; Číp, Ondřej
Single trapped ions trapped in Paul traps correspond to ideal candidates for realization of extremely accurate optical atomic clocks and practical studies of the light–atom interactions and nonlinear mechanical dynamics. These systems benefit from both, the superb isolation of the ion from surrounding environment and excellent control of its external and internal\ndegrees of freedom, at the same time, which makes them exquisite platforms for experimental studies and applications of light matter interaction at its most fundamental level. The exceptional degree of control of single or few ion's state enabled in past decade number of major advancements in the applications from the fields of experimental quantum information\nprocessing and frequency metrology, including recent realization of scalable Shor's\nalgorithm, fractional uncertainties of the frequency measurements close to 10-18 level, or simulations of complex quantum many-body effects. These results, together with the rapid advancements in the production of low-noise segmented micro-traps, promise prompt access to long-desired regimes of quantum optomechanics and further development and applications\nof optical atomic clocks.
|
|
|
Optický rezonátor s nízkou disperzí pro účely délkového senzoru využivající optický frekvenční hřeben
Pravdová, Lenka ; Hucl, Václav ; Lešundák, Adam ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Ultra přesná měření délky jsou doménou laserových interferometrů. Na našem pracovišti jsme navrhli a experimentálně ověřili metodu měření s optickým rezonátorem, která využívá širokospektrálního záření optického frekvenčního hřebene. Měřená délka, tj. délka rezonátoru, je pak převedena na hodnotu opakovací frekvence pulsního laseru se synchronizací modů optického frekvenčního hřebene. V našem příspěvku nyní představujeme porovnání absolutní stupnice optického rezonátoru se stupnicí inkrementálního interferometru. Inkrementální interferometr je do sestavy implementován pro provedení požadované verifikace stupnice optického rezonátoru. Dvousvazkový inkrementální interferometr pracuje na vlnové délce 633 nm a měřicí zrcadlo rezonátoru vybavené piezo posuvem je s výhodou použito zároveň i jako zpětný odrážeč pro tento interferometr. Jako markantní chybový signál se zde projevuje periodická nelinearita stupnice inkrementálního interferometru. Relativní rozlišení naší metody tak dosahuje hodnoty až 10-9 při zachování absolutní stupnice měření.\n
|
|
|
Detekce frekvenčního šumu polovodičového laseru pracujícího na vlnové délce 729 nm
Pham, Minh Tuan ; Čížek, Martin ; Hucl, Václav ; Lazar, Josef ; Hrabina, Jan ; Řeřucha, Šimon ; Lešundák, Adam ; Číp, Ondřej
Práce se zabývá analýzou frekvenčního šumu laserové diody s externím rezonátorem (ECDL), pracující na vlnové délce 729 nm. ECDL bude sloužit jako budící laser zakázaného přechodu, zachyceného a zchlazeného, 40Ca+ iontu. Z tohoto důvodu je nutné, aby spektrální šířka tohoto laseru byla v řádu Hz a nižší. Součástí práce je experimentální design sestavy umožňující zúžení spektrální čáry pomocí fázového uzamčení frekvence laseru na vybranou komponentu optického frekvenčního hřebene, kde je šum potlačen rychlým elektronickým regulátorem se servosmyčkou, který řídí vstupní proud laseru.
|
|
|
Vysokofrekvenční rezonátor pro napájení iontové pasti
Jedlička, Petr ; Pham, Minh Tuan ; Čížek, Martin ; Pavelka, Jan ; Lešundák, Adam ; Hucl, Václav ; Hrabina, Jan ; Řeřucha, Šimon ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Byly navrženy a vyrobeny dvě verze rezonátorů - asymetrická a symetrická. Základem rezonátoru cívka, která tvoří s kapacitou iontové pasti paralelní rezonanční obvod. Energie je do rezonátoru přiváděna \npomocí vazební indukčnosti. Sestava rezonátoru byla doplněna výstupy pro monitoring \nvysokofrekvenčního napětí. Obě verze byly naladěny a proměřeny.\n\n
|
|
|
Laserové chlazení zachycených iontů pro metrologii frekvence a času
Číp, Ondřej ; Pham, Minh Tuan ; Čížek, Martin ; Lešundák, Adam ; Hucl, Václav ; Hrabina, Jan ; Řeřucha, Šimon ; Jedlička, Petr ; Lazar, Josef
Současný výzkum v oboru laserového chlazení zachycených iontů vede k získání izolovaných iontů v základním pohybovém stavu. Detekce excitovaného Dopplerovsky zchlazeného iontu na jeho kvadrupólový přechod elektronické struktury dává příležitost ke stabilizaci vysoce koherentních laserů na optické frekvenci řádu stovek THz. Tímto způsobem lze definovat nový standard času či optické frekvence zvaný "Optické atomové hodiny". Ústav přístrojové techniky v Brně ve spolupráci s Katedrou optiky Univerzity Palackého v Olomouci realizují unikátní výzkumnou infrastrukturu pro laserové chlazení 40Ca+ iontů a následné experimenty kvantové mechaniky a spektroskopie ve společné laboratoři v Brně. V současnosti jsou rutinně generovány a zachytávány 40Ca+ ionty. Je prováděno jejich Dopplerovské chlazení prostřednictvím dipólového přechodu na vlnové délce 397 nm a prováděna detekce a spektroskopie elektronické struktury iontu a výskyt jeho temných rezonancí.
|
host ::
RSS.