Laser

Zeitsparende Komplettlösung Lasersystem für kalte Atome oder Ionen

Optische Uhren sowie verschiedene Varianten von Quantensimulatoren und -computern nutzen die Technologie der kalten Atome oder Ionen. Hierfür werden verschiedene hochstabile und aufeinander abgestimmte Dauerstrichlasersysteme benötigt, mit deren Hilfe die Atome eingefangen und gekühlt werden. Die einzelnen Laser adressieren dabei spektroskopisch die jeweiligen optischen Übergänge in den Atomen oder Ionen. Solche komplexen Systeme stellen im Allgemeinen einen sehr hohen experimentellen und apparativen Aufwand dar.

Der FC1500-Quantum von Menlo Systems ist ein komplettes Lasersystem für eine Fülle verschiedener atomarer Spezies und Szenarien, beispielsweise für Kalziumionen oder Strontiumgitter. Innerhalb von drei 19-Zoll-Einschubschränken sind alle Dauerstrichlaser für die Spektroskopie auf einen optischen Frequenzkamm stabilisiert und werden schließlich mittels optischer Fasern direkt zum Experiment geleitet. Ein integrierter, auf einen optischen Resonator ultrahoher Finesse stabilisierter Laser mit sub-Hz-Linienbreite dient als Referenz für den Frequenzkamm. Der Kamm überträgt dabei die spektrale Reinheit des Resonators auf alle Linien seines Spektrums, die dann ihrerseits als Referenz mit sub-Hz-Linienbreite für alle benötigten Spektroskopielaser dienen. Eine zentrale Software steuert das gesamte System.

Eine Anwendung ist beispielsweise eine optische Strontiumgitteruhr (Bild): Der resonatorstabilisierte Laser bei 1,5 μm Wellenlänge sichert eine Linienbreite unter 1 Hz, und der Frequenzkamm überträgt diese auf das komplette sichtbare und infrarote Spektrum. Der Uhrenlaser bei 698 nm wird mit einer sub-Hz-Linienbreite stabilisiert, ebenso sechs weitere Dauerstrichlaser.

von mg

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