|
| |
|
|
Laserová ablace atomů vápníku pro experiment laserového chlazení atomů
Grim, Jakub ; Pham, Minh Tuan ; Číp, Ondřej
Naše práce popisuje dvě nejčastější metody vytváření neutrálních atomů potřebných pro experimenty se zachycenými a ochlazenými ionty. Nejsnadnější, ale nejefektivnější způsob vytváření neutrálních atomů je použití tepelné pícky. Lepší metodou umožňující jemnou kontrolu generování atomů je použití pulzní laserové ablace. Byla sestavena vakuová komora s zdrojem atomů Ca a nezbytnou optikou. Detekce generovaných částic byla dosažena laserem indukovanou fluorescenci a citlivou kamerou. Práce se skládá z měření obou metod generování atomů.
|
|
|
Orbital motion from optical spin: the extraordinary momentum of circularly polarized light beams
Svak, Vojtěch ; Brzobohatý, Oto ; Šiler, Martin ; Jákl, Petr ; Zemánek, Pavel ; Simpson, Stephen Hugh
We provide a vivid demonstration of the mechanical effect of transverse spin momentum in an\noptical beam in free space. This component of the Poynting momentum was previously thought\nto be virtual, and unmeasurable. Here, its effect is revealed in the inertial motion of a probe\nparticle in a circularly polarized Gaussian trap, in vacuum. Transverse spin forces combine with\nthermal fluctuations to induce a striking range of non-equilibrium phenomena. With increasing\nbeam power we observe (i) growing departures from energy equipartition, (ii) the formation of\ncoherent, thermally excited orbits and, ultimately, (iii) the ejection of the particle from the trap.\nOur results complement and corroborate recent measurements of spin momentum in evanescent\nwaves, and extend them to a new geometry, in free space. In doing so, we exhibit fundamental,\ngeneric features of the mechanical interaction of circularly polarized light with matter. The work\nalso shows how observations of the under-damped motion of probe particles can provide detailed\ninformation about the nature and morphology of momentum flows in arbitrarily structured light\nfields as well as providing a test bed for elementary non-equilibrium statistical mechanics.
|
|
|
Analysis of linear ion Paul traps using 3-D FEM and the azimuthal multipole expansion
Oral, Martin ; Číp, Ondřej ; Slodička, L.
Radiofrequency (RF) Paul traps are valuable in the design and in the operation of highly stable\noptical atomic clocks based on suitable trapped ions. The traditional setup involves a single\nion in an RF trap irradiated with a laser beam. The frequency of the laser light is then fine-tuned to match that of photons coming from an electronic transition in the atomic shell. The\nachievable frequency stability is about 10-17 for laser-cooled ions. However, the stability can be\nfurther improved by using heavy atoms (such as Thorium) and the more stable frequencies of\ntheir nuclear transitions, and by setting up so-called Coulomb crystals, to improve the frequency measurement statistics by increasing the number of reference atoms. These techniques and their combination could reach relative stabilities beyond 10-20.
|
|
|
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.
|
|
|
Frekvenčně stabilizovaný polovodičový laserový zdroj pro interferometrii s vysokým rozlišením
Řeřucha, Šimon ; Hucl, Václav ; Holá, Miroslava ; Čížek, Martin ; Pham, Minh Tuan ; Pravdová, Lenka ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Sestavili jsme experimentální laserový systém, založený na laserové diodě typu DBR (Distributed Bragg Reflector), frekvenčně stabilizovaný na absorpční čáry v parách molekulárního jodu. Laserový systém operuje na vlnové délce ležící v blízkosti vlnové délky stabilizovaných helium-neonových (HeNe) laserů (tj. 633 nm), které představují de-facto standardní laserový zdroj v oblasti metrologie délek. Cílem bylo ověřit, že parametry takového systému umožní jej využít jako náhradu právě He-Ne laserů, která navíc umožní větší rozsah a větší šířku pásma přeladění optické frekvence a vyšší výkon. Experimentálně jsme ověřili základní charakteristiky laserového zdroje, které jsme dále porovnali s charakteristikami typického frekvenčně stabilizovaného He-Ne laseru. K tomu jsme využili experimentální uspořádání blízké typickým využitím laserové interferometrie v metrologii délky. Výsledky prokazují, že laserový systém, založený na laserové diodě DBR představuje vhodný zdroj pro aplikace v (nano) metrologii délky tím, že zachovává fundamentální požadavky na laserový zdroj jako frekvenční stabilita a koherenční délka a zároveň umožňuje přeladění optické frekvence o více než 0.5 nm s šířkou pásma modulace až několik MHz, vyšší výkon v řádu několika mW a díky stabilizaci i fundamentální metrologickou návaznost.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.