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Cavity enhanced microscopy for dispersive imaging of ultracold atoms
Oliver Lueghamer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Thomas Juffmann
DOI
10.25365/thesis.76086
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11101.80998.924338-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Ultrakalte Quantengase spielen eine bedeutende Rolle bei der Erforschung von Quantenphänomenen. Mit ihnen ist es möglich, bestimmte Mechanismen, zum Beispiel in der Physik der kondensierten Materie, präzise und reproduzierbar zu simulieren und somit neue Erkenntnisse zu gewinnen. Zur Extraktion von Informationen aus Quantengasen werden bildgebende Verfahren angewendet. In der Regel wird zwischen destruktiven und nicht-destruktiven Methoden unterschieden. Zu den destruktiven Methoden gehören Techniken wie Absorptions- und Fluoreszenzmessungen, die oft nur eine einmalige Aufnahme des Kondensats ermöglichen. Im Gegensatz dazu induziert das dispersive Abbilden nur minimalen Schaden auf die Atomwolke, was eine fortlaufende Aufzeichnung erlaubt. Dies ermöglicht die Untersuchung von Zeit-Zeit-Korrelationen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, mithilfe eines Proof-of-Principle-Aufbaus festzustellen, ob das dispersive Abbilden von Rubidium-87-Atomen, die in einem Atomchip- Experiment ein quasi-eindimensionales Bose-Einstein-Kondensat bilden, verbessert werden kann. Die Interaktion zwischen Licht und Kondensat soll dabei so gering wie möglich gehalten werden. Dies wird üblicherweise durch eine Reduzierung der Intensität des Probenlichts erreicht. Jedoch stößt man dabei unweigerlich an die Grenze, an der das Schrotrauschen den limitierenden Faktor der Bildqualität darstellt. Es gibt verschiedene Methoden, um diese Grenze zu überwinden, zum Beispiel durch die Verwendung von gequetschtem Licht und verschränkten Zuständen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Mikroskopie mit einem optischen Resonator durchzuführen, was wir in dieser Arbeit untersuchen wollten. Um das Prinzip und seine limitierenden Faktoren besser zu verstehen, haben wir mit einem Testaufbau begonnen. Die schmale Linienbreite der Atome erforderte die Verwendung von kontinuierlichem Licht, was wiederum einen stabilen und resonanten Resonator erforderte. Zur Überprüfung der Funktionalität unseres Aufbaus ver- wendeten wir menschliche Epithelzellen als Probe. Uns gelang es zum ersten Mal, das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) als Funktion der Längenänderung der Cavity über ihre Resonanzen zu demonstrieren. Dabei konnten wir eine Verbesserung der SNR für diese Zellen im resonanten Fall feststellen. Des Weiteren haben wir eine neue Methode erforscht, den Resonator ohne Stabilisierung zu betreiben. Kontraintuitiv ermöglichte uns das schnelle Wackeln des Einkopplungsspiegels noch immer, eine Verbesserung des SNR im Vergleich zum Single-Pass-Betrieb zu zeigen, wenn auch nicht so effektiv wie im resonanten Fall.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Ultrakalte Atome Resonator-Verstärkte Mikroskopie Signal-Rausch Verhältnis Optik
Schlagwörter
(Englisch)
Ultracold Atoms Cavity-Enhanced Microscopy Signal-to-Noise Ratio Optics
Autor*innen
Oliver Lueghamer
Haupttitel (Englisch)
Cavity enhanced microscopy for dispersive imaging of ultracold atoms
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
63, 12 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Juffmann
AC Nummer
AC17217098
Utheses ID
71360
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |