In Situ Misurazione della Finestra a vuoto Birefringence utilizzando 25Mg- Fluorescenza
Summary
Presentato qui è un metodo per misurare la birefringence delle finestre a vuoto massimizzando i conteggi di fluorescenza emessi da Doppler raffreddato 25Mg – ioni in una trappola ioni. La birifringenza delle finestre a vuoto cambierà gli stati di polarizzazione del laser, che possono essere compensati cambiando gli angoli azimuthal delle piastre d’onda esterne.
Abstract
Il controllo accurato degli stati di polarizzazione della luce laser è importante negli esperimenti di misurazione di precisione. Negli esperimenti che prevedono l’uso di un ambiente a vuoto, l’effetto di birefringenza indotta dallo stress delle finestre a vuoto influenzerà gli stati di polarizzazione della luce laser all’interno del sistema a vuoto, ed è molto difficile misurare e ottimizzare gli stati di polarizzazione della luce laser in situ. Lo scopo di questo protocollo è dimostrare come ottimizzare gli stati di polarizzazione della luce laser in base alla fluorescenza degli ioni nel sistema a vuoto e come calcolare la birefringence delle finestre a vuoto basate su angoli azimuthal di piastre d’onda esterne con matrice Mueller. La fluorescenza di 25mgdi ioni indotta dalla luce laser che risuona con la transizione di 32P3/2,F – 4, mF – 4 
→ | 32S1/2,F – 3, mF – 3 èsensibile allo stato di polarizzazione della luce laser e la massima fluorescenza sarà osservata con pura luce polarizzata circolare. Una combinazione di piastra a mezza onda (HWP) e piastra a onde quarti (QWP) può ottenere un ritardo di fase arbitrario e viene utilizzata per compensare la birifezza della finestra a vuoto. In questo esperimento, lo stato di polarizzazione della luce laser è ottimizzato in base alla fluorescenza di 25Mg – ioni con una coppia di HWP e QWP al di fuori della camera a vuoto. Regolando gli angoli azimuthal dell’HWP e del QWP per ottenere la massima fluorescenza degli ioni, si può ottenere una luce polarizzata circolare pura all’interno della camera a vuoto. Con le informazioni sugli angoli azimuthal dell’HWP esterno e del QWP, è possibile determinare la birifringence della finestra a vuoto.
Introduction
In molti campi di ricerca come esperimenti di atomifreddi 1, misurazione del momento dipoloelettrico 2, test di parità-non conservazione3, misurazione della birefringencedel vuoto 4, orologi ottici5, esperimenti di otticaquantistica 6e studio di cristallo liquido7, è importante misurare con precisione e controllare con precisione gli stati di polarizzazione della luce laser.
Negli esperimenti che prevedono l’uso di un ambiente a vuoto, l’effetto di birifringità indotta dallo stress delle finestre a vuoto influenzerà gli stati di polarizzazione della luce laser. Non è possibile mettere un analizzatore di polarizzazione all’interno della camera a vuoto per misurare direttamente gli stati di polarizzazione della luce laser. Una soluzione consiste nell’utilizzare atomi o ioni direttamente come analizzatore di polarizzazione in situ per analizzare la birifringence delle finestre a vuoto. Gli spostamenti di luce vettoriale degli atomiCs 8 sono sensibili ai gradi di polarizzazione lineare della luce laser di incidenza9. Ma questo metodo richiede molto tempo e può essere applicato solo al rilevamento della luce laser polarizzata linearmente.
Presentato è un nuovo, rapido, preciso, metodo in situ per determinare gli stati di polarizzazione della luce laser all’interno della camera a vuoto sulla base di massimizzare singola 25Mg– fluorescenza in una trappola ioni. Il metodo si basa sulla relazione della fluorescenza ione con gli stati di polarizzazione della luce laser, che è influenzata dalla birifringence della finestra a vuoto. Il metodo proposto viene utilizzato per rilevare la birifezza delle finestre a vuoto e i gradi di polarizzazione circolare della luce laser all’interno di una camera avuoto 10.
Il metodo è applicabile a tutti gli atomi o ioni il cui tasso di fluorescenza è sensibile agli stati di polarizzazione della luce laser. Inoltre, mentre la dimostrazione viene utilizzata per preparare una luce polarizzata circolare pura, con la conoscenza della birifringence della finestra a vuoto, gli stati arbitrari di polarizzazione della luce laser possono essere preparati all’interno della camera a vuoto. Pertanto, il metodo è molto utile per una vasta gamma di esperimenti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo manoscritto descrive un metodo per eseguire in situ la misurazione della birefringence della finestra a vuoto e gli stati di polarizzazione della luce laser all’interno della camera a vuoto. Regolando gli angoli azimuthal dell’HWP e del QWP (α e β), l’effetto della birifebilità della finestra a vuoto (δ e θ) può essere compensato in modo che il laser all’interno della camera a vuoto sia una luce polarizzata circolare pura. A questo punto, esiste una relazione precisa tra la birifringence della finestra a vuo…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato parzialmente sostenuto dal National Key R&D Program of China (Grant No. 2017YFA0304401) e dalla National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11774108, 91336213 e 61875065).
Materials
| 280 nm Doppler cooling laser | Toptica | SYST DL-FHG Pro 280 | Doppler cooling laser |
| 285 nm ionization laser | Toptica | SYST DL-FHG Pro 285 | ionization laser |
| Ablation laser | Changchun New Industries Optoelectronics Technology | EL-532-1.5W | Q-switched Nd:YAG laser |
| AOM | Gooch & Housego | AOMO 3200-1220 | wavelengh down to 257 nm |
| EMCCD camera | Andor | iXon3 897 | imaging of 25Mg+ in ion trap |
| Glan-Taylor polarizer | Union Optic | Custom | distinction ratio 1e-6 |
| Half waveplate | Union Optic | Custom | made of quartz |
| Photon multiplier tube | Hamamatsu | H8259-09 | fluorescent counting |
| Power meter | Thorlabs | PM100D | laser power monitor |
| Quarter waveplate | Union Optic | Custom | made of quartz |
| Mirror | Union Optic | Custom | dielectric coated for 280 nm |
| Stepper motor roation stage | Thorlabs | K10CR1/M | rotating wave plates |
| Vacuum chamber | Kimball Physics | MCF800-SphSq-G2E4C4 | made of Titanium |
| Vacuum window | Union Optic | Custom | made of fused silica |
Riferimenti
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