Investigation of a dual-colour magneto-optical trap

Abstract

Die magneto-optische-Falle (MOT) ist ein Grundbaustein bei fast allen Experimenten mit ultrakalten Atomen. Mit ihr können neutrale Atome gefangen und auf Temperaturen unter 1mK gekühlt werden. Eine verbesserte Performance der MOT bezüglich Laderate und erreichbarer Atomzahl ist von grossem Nutzen für Experimente. Das Ziel unseres Experiments ist es ultrakalte Atome als Sensoren einzusetzen. Hierfür ist es notwendig ein sehr gutes Vakuum aufrecht zu halten und einen flexiblen Aufbau zu haben. In dieser Arbeit wird eine neuartige Variante der MOT - eine bichromatische MOT - vorgestellt und untersucht. Es wird gezeigt, dass durch die Verwendung von zwei Laserfrequenzen bei gleichbleibender Laserleistung die Performance der MOT deutlich verbessert werden kann. Dadurch bleibt ein sehr gutes Vakuum für das Experiment erhalten. Für die geplanten Experimente mit ultrakalten Atomen als Sensoren wurde eine Halterung mit Vakuumdurchführungen entworfen. Diese Halterung garantiert die Flexibilität des Aufbaus für zukünftige Experimente.

The magneto-optical trap (MOT) is a basic prerequisite of almost all experiments with ultra-cold atoms. It captures and traps neutral atoms and cools them to temperatures below 1mK. An enhanced performance of a MOT regarding loading rate and achievable atom number is of great value for experiments. The goal of our experiment is using ultra-cold atoms as sensors. Therefore it is essential to maintain a very good vacuum and to have a flexible set-up. In this work a novel variant of a MOT - a dual-colour MOT - is presented and investigated. It is shown, that through the use of two laser frequencies the performance of the MOT can be increased significantly while keeping the same laser power. Therefore a very good vacuum can be maintained. For the planned experiments with ultra-cold atoms a mounting with vacuum feedthroughs has been designed. This mounting guarantees the flexibility of the set-up for future experiments.