KIP-Veröffentlichungen

 
Jahr 2007
Autor(en) Arne Schietinger
Titel Einzelphotonstrahlteiler und Atominterferometrie
KIP-Nummer HD-KIP 07-20
KIP-Gruppe(n) F17
Dokumentart Diplomarbeit
Abstract (de)

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde die Dynamik eines kohärenten Strahls metastabiler Argonatome in verschiedenen Lichtpotentialen untersucht. Insbesondere wurde die resultierende Impulsverteilung bzw. der Effekt der Beugung - sowohl im Bragg- als auch im Raman-Nath-Regime - betrachtet. Diese Untersuchungen schaffen die Grundlage zum experimentellen Nachweis der Kohärenz folgender beider Prozesse: Die direkte Aussendung eines spontan emittierten Photons in einen kleinen Raumwinkel senkrecht zu einer Spiegeloberfläche zum einen; die Aussendung dieses Photons in entgegengesetzte Richtung mit anschließender Reflexion an einem dem Atom benachbarten Spiegel zum anderen. Als Nachweis dient die Impulsänderung der Atome. Das ausgesendete einzelne Photon zusammen mit dem Spiegel bewirkt eine Präparation des Atomzustandes in einer Überlagerung zweier möglicher Impulszustände. Daher bezeichnen wir jene Konfiguration als "Einzelphotonstrahlteiler". Auf dem Weg zu dessen praktischer Umsetzung
wurde ein Mach-Zehnder-Atominterferometer realisiert und charakterisiert. Drei separate stehende Lichtwellen bilden einen Strahlteiler für die Atome, fungieren als Spiegel und führen die Atomstrahlen wieder zusammen. Ein Neudesign des Spiegelaufbaus ist allerdings als Ergebnis der durchgeführten Vorversuche nötig, um bessere Stabilitat gegenüber Vibrationen des Aufbaus im Vakuum zu gewährleisten.

Abstract (en) This diploma thesis studies the dynamics of a coherent beam of metastable argon atoms
in different light potentials. Particularly, the resulting momentum distribution and the
effect of diffraction were considered, both in the regime of Bragg scattering and in the
Raman-Nath-regime. The main aim was the verification of the coherence of two distinct
processes: Firstly, direct spontaneous emission of a photon and secondly emission
in opposing direction followed by reflection from a proximate mirror. Not the photons
were detected but the correlated momentum shifts of the atoms. The combination of the
single photon and the mirror prepares an atomic state that is a superposition of two possible momentum-states. Thus we call this configuration "single photon beam splitter".
During the practical implementation we built and characterized a Mach-Zehnder-atominterferometer. Three separate standing light waves act as a beamsplitter, a mirror for the atoms, and finally reunite the atomic beams. However, during the experiments an instability of the interferometer caused by vibrations of the mirror in the vacuum chamber became apparent requiring a redesign of the configuration.
Datei Einzelphotonstrahlteiler und Atominterferometrie
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