Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
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4.2. Khlen mit Elektromagnetisch Induzierter Transparenz 31<br />
S<br />
P<br />
SP b<br />
r<br />
PD<br />
D<br />
Fluoreszenz [counts/s]<br />
70000 Dunkelresonanz<br />
60000<br />
50000<br />
40000<br />
30000<br />
20000<br />
10000<br />
} P<br />
SD<br />
0 1000 2000 3000 4000<br />
Laserverstimmung [MHz]<br />
Abbildung 4.4. Dopplerverbreiterte Resonanzkurve mit Dunkelresonanz. Man sieht e<strong>in</strong>e<br />
optische Resonanz von Ca + beim Durchstimmen des Khllaser bei fester<br />
Verstimmung des Rckpumplasers. Es wurden puffergasgekhlte <strong>Ionen</strong> verwendet,<br />
so da die Dopplerbreite ungefhr 3GHz betrgt. Bei e<strong>in</strong>er Verstimmung<br />
von k r ∆ b = k b ∆ r beobachtet man e<strong>in</strong>en E<strong>in</strong>bruch, e<strong>in</strong>e sogenannte<br />
Dunkelresonanz.<br />
1976 erstmals von Alzetta [8] beobachtet. Man kann diese als e<strong>in</strong>en 2-Photonen-Prozess verstehen,<br />
bei dem, aufgrund der Interferenz zweier Wege <strong>in</strong> den angeregten Zustand, e<strong>in</strong>e direkte<br />
Anregung <strong>in</strong> das metastabile Niveau fhren kann. E<strong>in</strong>e detaillierte theoretische Beschreibung mit<br />
Hilfe des Dichtematrixformalismus f<strong>in</strong>det sich bei Orriols [147]. E<strong>in</strong>e Betrachtung der Dunkelresonanzen<br />
fr Ca + f<strong>in</strong>det sich u.a. <strong>in</strong> den Arbeiten von Kurth [119] und Gudjons [93]. Interessant<br />
s<strong>in</strong>d Dunkelresonanzen unter anderem wegen ihrer ger<strong>in</strong>gen L<strong>in</strong>ienbreite. Dies lt sich <strong>in</strong><br />
der Spektroskopie ausnutzen, um die Przision von Messungen zu steigern. So kann man mit<br />
Dunkelresonanzen die Hyperfe<strong>in</strong>strukturaufspaltung przise sogar dann bestimmen, wenn die<br />
e<strong>in</strong>zelnen L<strong>in</strong>ien aufgrund ihrer Dopplerbreite nicht aufgelst werden knnen. Whrend also die<br />
eigentlichen L<strong>in</strong>ien berlappen, kann man aus den E<strong>in</strong>brchen die Lage der Hyperfe<strong>in</strong>niveaus bestimmen.<br />
Diese Methode wurde von Kurth [119] benutzt, der neben der Hyperfe<strong>in</strong>strukturaufspaltung<br />
auch die Isotopieverschiebung von 43 Ca + an puffergasgekhlten <strong>Ionen</strong> vermessen hat.<br />
Die Dopplerbreite bei puffergasgekhlten <strong>Ionen</strong> liegt im Bereich von 2-3GHz weswegen man die<br />
Aufspaltung von MHz nicht auflst. E<strong>in</strong>e weitere <strong>in</strong>teressante Anwendung, die auf Dunkelresonanzen<br />
basiert, ist e<strong>in</strong> Magnetometer [44], mit dem man auch kle<strong>in</strong>e Felder przise messen kann.<br />
E<strong>in</strong>e spezielle Khlmethode, die Dunkelresonanzen ausnutzt, wurde vor kurzem vorgeschlagen<br />
und <strong>in</strong>zwischen auch realisiert. Sie wird im nchsten Abschnitt diskutiert.<br />
4.2 Khlen mit Elektromagnetisch Induzierter Transparenz<br />
E<strong>in</strong>e neue Variante der Laserkhlung, die kohrente berlagerungszustnde <strong>in</strong> Drei- oder Mehrniveausystemen<br />
ausnutzt, wurde vor kurzem von Morigi et al. [139] vorgeschlagen: Das sogenannte<br />
Khlen durch Elektromagnetisch Induzierte Transparenz (EIT). Dabei kann man durch<br />
die richtige Wahl der Parameter fr die beiden Khllaser die Form des Absorptionsprofils unter<br />
Ausnutzung der EIT optimieren. Es soll <strong>in</strong>sbesondere beim effektiven Khlen gespeicherter <strong>Ionen</strong><br />
<strong>in</strong> den Grundzustand der Vibrationsbewegung gegenber dem klassischen Seitenbandkhlen<br />
e<strong>in</strong>e Reihe von Vorteile br<strong>in</strong>gen. Das Verfahren wurde auch schon experimentell an e<strong>in</strong>en e<strong>in</strong>zelnen<br />
Ion <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er m<strong>in</strong>iaturisierten, hyperbolischen <strong>Paulfalle</strong> von Roos et al. [169] <strong>in</strong> Innsbruck<br />
demonstriert. Die Grundidee dieser Methode soll im folgenden kurz vorgestellt werden:<br />
Es wird e<strong>in</strong> 3-Niveausystem angenommen wie es <strong>in</strong> Abb. 4.5a dargestellt ist. Unter Vernachlssigung<br />
der Vibrationsbewegung besitzt es folgende Eigenschaften: Es gibt neben dem