Production of cold atomic beam from magneto-optical trap and investigation of its properties  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
42773
Type K
Principal investigator Szigeti, János
Title in Hungarian Hideg atomnyaláb előállítása magneto-optikai csapdából, és tulajdonságainak vizsgálata
Title in English Production of cold atomic beam from magneto-optical trap and investigation of its properties
Panel Physics 1
Department or equivalent Plasma Physics Department (Wigner Research Centre for Physics)
Participants Bakos, József
Kedves, Miklós Ákos
Sörlei, Zsuzsanna
Tóth, Zoltán László
Starting date 2003-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 13.180
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Magneto-optikai Csapdában levő 106 Rb atomból álló néhány µK hőmérsékletű felhőt egy rezonanciára hangolt, szinuszosan frekvenciamodulált (csörpölt) lézerből 60ns követési távolságú, fókuszált impulzus sorozatokkal gyorsítottunk. Az atomfelhő mögött 45cm-re egy eltakarható tükör volt. Eltakart tükör esetén számításaink alapján a lézer fotonjainak és a Rb atomoknak a kölcsönhatása következtében a Rb atomok gerjesztett állapotba kerülnek, (melynek élettartama 27ns) , majd spontán emisszióval lebomlanak, és egyúttal a lézer irányába ħk mechanikai impulzust kapnak a lézerből, ahol ħ a Planck-állandó, k a lézer hullámszáma. Nyitott tükör esetén a fotonok 3ns alatt ujra elérik a csapdát, és ekkor a gerjesztett atomok indukált emisszióval bomlanak, de így még egy, az előbbivel azonos ħk impulzust, azaz összesen 2 ħk-t kapnak, ami a lézer irányába gyorsítja őket. A fentiek alapján megmértük az atomfelhő elmozdulását különböző csörp-sebességeknél felváltva, eltakart és nyitott tükör mellett. A folyamatot egy Mach-Zehnder tipusú modulátorral tettük kvantitatívvá. A lézer csörp-sebességét a szinusz középszintjének a Rb rezonancia szintjétől való távolságának, azaz a tápfeszültségének, eltolásával változtattuk. Igy megmértük az atom felhő elmozdulásának távolságát a csörp sebesség függvényében. A mérések során azt tapasztaltuk, hogy az atomok csak bizonyos csörp sebességek esetén kapják meg a 2 ħk impulzust.
Results in English
A cloud of 106 Rb atoms, cooled to some μK, from a Magneto-Optical Trap (MOT) was accelerated by trains of pulses from a sinusoidally chirped diode laser, with its central frequency tuned to the resonance of Rb. The interval between the pulses of the train was 60ns. After the Trap in a distance 45cm was a coverable mirror. In the case of covered mirror, in consequence of interaction between the Rb atoms and the laser-photons, the photons excite the atoms, which decay through spontaneous emission with a lifetime 27ns, and at the same time they get from the photons ħk mechanical momentum in the direction of laser beam (ħ is the Planck-constant, k is the wavenumber of photons). When the mirror is open, then it reflects the laser beam, the atoms are decay through induced emission, and therfore they get one more ħk momentum in the same direction, i.e. they get 2ħk each, and their acceleration is twice as in the case of closed mirror. By the reason of these, we have measured the movement of atomic cloud at different chirp velocities with opened and closed mirror subsequently. The process was made to be more quantitative by a Mach-Zehnder type modulator, and we have measured the distance of movement of cloud, depending on the chirp velocity of laser. It was controlled by changing the distance between the central level of the sinus modulation, and the Rb resonance level, by changing the feed voltage of the laser.We have observed, that the Rb atoms get the momentum 2ħk, only in the case of some particular speeds of chirp.
Full text http://real.mtak.hu/787/
Decision
Yes





 

List of publications

  
G.P. Djotyan, J.S. Bakos, G. Demeter, P.N. Ignácz, M.Á. Kedves, Zs. Sörlei, J.Szigeti, Z.L. Tóth: Coherent population transfer in Rb atom by frequency-chirped short pulses, Phys. Rev. A68., 053409. (2003)., 2003
Bakos J., Djotyan G., Ignácz P., Kedves M., Serényi M., Sörlei Zs., Szigeti J., Tóth Z.: Interaction of Frequency Modulated Light Pulses with Rubidium Atoms in Magneto-Optical Trap,, European Physical Journal, D39, pp: 59-66, 2006
Szigeti János, Bakos József, Djotyán Gagik, Ignácz Péter, Kedves Miklós, Sörlei Zsuzsa, Tóth Zoltán: Igen alacsony hőmérsékletű atomok manipulálása rövid, frekvenciamodulált, \''csörpölt\'' lézerimpulzusokkal, Fizikai Szemle, 2004/3. 84. old., 2004
G.P. Djotyan, J.S. Bakos, Zs.Sörlei, and J.Szigeti: Coherent control of atomic quantum states by single frequency-chirped laser pulses, Physical Review A 70, 063406, (2004)., 2004
G.P. Djotyan, J.S. Bakos, G. Demeter, P.N. Ignácz, M.Á. Kedves, Zs. Sörlei, J. Szigeti, and Z.L. Tóth: Coherent Interaction of Frequency-Modulated Laser Pulses with Rb Atoms, Acta Phys. Hung. B. Quantum Electronics, 20/3-4, (2004) 167-176. old., 2004
G.P.Djotyan, J.S.Bakos, G.Demeter, Zs.Sörlei, J.Szigeti, D.Dzsotjan, A.P.Jotyan, A.A.Avetisyan: Coherent Population Transfer and Generation of SuperpositionQuantum States by Short Frequency-Chirped Laser Pulses, Proc. of International Conference on Laser Physics, Ashtarakh, 2005. Oct. 17-21., 2005
Sörlei Zsuzsa, Bakos József, Demeter Gábor, Djotyan Gagik, Ignácz Péter, Kedves Miklós, Szigeti János, Tóth Zoltán: Hideg Atomok, Magyar Tudomány, 2005. N.12., p.1544., 2005
J.S.Bakos, G.P.Djotyan, P.N.Ignácz, M.A.Kedves, M.Serényi, Zs.Sörlei, J.Szigeti, and Z.Tóth: Acceleration of cold Rb atoms by frequency modulated light pulses, European Physical Journal, D44: pp.141-149, 2007
J.S.Bakos, G.P.Djotyan, P.Ignácz, M.Kedves, M.Serényi, Zs.Sörlei, J.Szigeti, Z.Tóth: Acceleration of Rb Atoms in MOT by Adiabatic Absorption-Emission Process, Physical Review Közlésre elküldve, 2006
G.P.Djotyan, J.S.Bakos, G.Demeter,, Zs.Sörlei, J.Szigeti, and D.Dzsotjan: Creation of a coherent superposition of quantum states by a single frequency-chirped short laser pulse, Journal of Opt. Soc. Am. B/vol.25: pp.166-174., 2008
G.P.Djotyan, J.S.Bakos, Zs.Sörlei, G.Demeter, D.Dzsotjan, and J.Szigeti,: Control of Quantum States by Frequency-chirped Laser Pulses and Electromagnetically Self Induced Transparency, Proc. Int. Quantum Electrnic Conf. CLEO-EQEC Munchen-2005 EB-17, 2005
G.P.Djotyan, J.S.Bakos, Zs.Sörlei, G.Demeter, D.Dzsotjan, J.Szigeti, A.A. Avetisyan, A.P. Jotyan: Coherent generation of superpositionquantum states Invited Lecture, Proc. Int. Quantum Electrnic Conf. Laser Physics 2005 Oct. 17-21 Ashtarak, Armenia, 2005
G.P.Djotyan, J.S.Bakos, Zs.Sörlei, D.Dzsotjan, N. Sandor, A.P. Jotyan, A.A. Avetisyan,: All optical writing and storages of images using multilevel information writing by short frequency-chirped laser pulses, Proc. Int. Quantum Electrnic Conf. Laser Physics 2005 Oct. 17-21 Ashtarak, Armenia, 2005
J.S.Bakos, G.P.Djotyan, G.Demeter, P.N. Ignacz, M.A. Kedves, Zs.Sörlei, J. Szigeti: Manipulation of Cold Rb Atoms by Counter-Propagating Partially Overlapped, Proc. Int. Quantum Electrnic Conf. Laser Physics 2007 Oct. 9-12. Ashtarak, Armenia, 2007
J.S.Bakos, G.P.Djotyan, G.Demeter, P.N. Ignacz, M.A. Kedves, Zs.Sörlei, J. Szigeti: Manipulation of Cold Rb Atoms by Counter-Propagating Partially Overlapping Frequency-Chirped Laser Pulses, Proc. Int. Conf. of FRISNO-9 Centre de Physique des Houches 2007 11-16. Febr., 2007
G.P.Djotyan, J.S.Bakos, Zs.Sörlei, J.Szigeti,: Coherent control of atomic quantum states by a single frequency-chirped laser pulses, PHYSICAL REVIEW A 70: 063406 (2004)., 2008



Back »