ORKA: Optische Resonatorfalle für kalte Atome

Abstract

Experimente mit Quantengasen in Mikrogravitation verwenden zur Kühlung und Präparation der Atome entweder magnetische Chipfallen oder optische Fallen. Letztere besitzen zwar zahlreiche Vorteile erfordern aber einen Laser mit mehreren Watt optischer Leistung, was zumeist mehrere hundert Watt an elektrischer Leistung erfordert. Daher kommen sie für Anwendungen auf Plattformen mit beschränktem Power-Budget derzeit nicht in Frage. Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde im ORKA Vorhaben untersucht, wie mittels Leistungsüberhöhung in einem Resonator eine optische Falle mit stark reduziertem Power-Budget realisiert werden kann. Hierzu wurde die Konfiguration einer Bow-Tie-Cavity gewählt und ein geeignetes Design inklusive einer Ultra-Hoch-Vakuum Kammer zur Integration des Resonators erstellt. Beides wurde gefertigt, das Design des Resonators in einem Test verifiziert und ein Aufbau in einer Fallkapsel mit in die Kammer integriertem Resonator realisiert. Dieser wurde mit einem Aufbau für die Laserkühlung von Rb Atomen erweitert, so dass ein Beladen der Falle direkt aus einer magneto-optischen Falle möglich wird.