Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
50 Kapitel 5. Experimenteller Aufbau<br />
verglichen, der aus e<strong>in</strong>er Quarzrhre als Abstandshalter und e<strong>in</strong>em Piezoelement besteht. Es wird<br />
e<strong>in</strong>e konfokale Geometrie e<strong>in</strong>gesetzt. Der Krmmungsradius der Spiegel betrgt R = 800mm und<br />
ist gleich ihrem Abstand. Der freie Spektralbereich ist 187,5MHz. Die Reflektivitt der Spiegel<br />
ist R ≥ 99%, so da sich e<strong>in</strong>e F<strong>in</strong>ess von F = 300 ergibt, experimentell wurde e<strong>in</strong>e F<strong>in</strong>esse von<br />
315 ermittelt. Der Resonator wird ber die Piezospannung moduliert und das Transmissionssignal<br />
wird mit Lock-<strong>in</strong> Technik detektiert. In unserem Fall wurde e<strong>in</strong>e Modulationsfrequenz<br />
von 4,6kHz gewhlt, die noch problemlos erhht werden kann. E<strong>in</strong> Limit ist letzlich durch die<br />
Bandbreite des Piezos gegeben. Es wir allerd<strong>in</strong>gs erwartet, da die vorhandene Bandbreite zur<br />
Regelung langsamer Drifts ausreicht. Als Lock-<strong>in</strong> Verstrker wird e<strong>in</strong>e selbstentwickelte Schaltung<br />
e<strong>in</strong>gesetzt, die auf dem AD 630 Chip von Analog Devices basiert, mit dem man kompakt<br />
und preiswert e<strong>in</strong>en Lock-<strong>in</strong> Verstrker realisieren kann. Damit man die Frequenzen der beiden<br />
Laser vergleichen kann, mssen sie <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>es freien Spektralbereichs des Resonators bere<strong>in</strong>stimmen.<br />
Da der Helium-Neon Laser nicht durchstimmbar ist und die Diodenlaserfrequenz<br />
durch das Ion vorgegeben ist, wird mit e<strong>in</strong>em akustooptischen Modulator (AOM) e<strong>in</strong> Seitenband<br />
des HeNe-Lasers erzeugt, das dann <strong>in</strong> den Resonator e<strong>in</strong>gekoppelt wird. Die maximale<br />
Frequenzverschiebung mit dem AOM ist dabei dem freien Spektralbereich des Resonators angepat.<br />
Um dies mit unserem AOM zu erreichen, mu er im double pass betrieben werden, d.h.<br />
der Strahl durchluft den AOM zweimal. Nach dem ersten Durchlauf wird er um φ abgelenkt<br />
und um ∆ AOM frequenzverschoben. Dann wird er <strong>in</strong> sich selbst zurckreflektiert, so da er den<br />
AOM nochmals passiert. Dadurch hat man die doppelte Frequenzverschiebung ∆ν = 2∆ AOM<br />
und auerdem hebt sich die W<strong>in</strong>kelablenkung des frequenzverschobenen Strahls auf. Allerd<strong>in</strong>gs<br />
mu man den frequenzverschobenen Strahl vom e<strong>in</strong>laufenden ber die Polarisation trennen. Dazu<br />
wird e<strong>in</strong> λ/4-Plttchen so <strong>in</strong> den Strahlengang gebracht, da die Polarisation des zweimal frequenzverschobenen<br />
Strahls um 90 gegenber dem e<strong>in</strong>laufenden Strahl gedreht ist. Dann knnen<br />
die Strahlen mit e<strong>in</strong>em polarisierenden Strahlteiler getrennt werden und nur der verschobene<br />
Strahl wird <strong>in</strong> den Resonator e<strong>in</strong>gekoppelt. Auf hnliche Weise geht man bei den beiden Laser<br />
vor, die durch den gleichen Resonator justiert werden. Man verwendet senkrecht zue<strong>in</strong>ander<br />
liegende (l<strong>in</strong>eare) Polarisation, um sie unterscheiden zu knnen. Mit Hilfe e<strong>in</strong>es polarisierenden<br />
Strahlteilers nach dem Resonator werden die beiden Signale getrennt und mit je e<strong>in</strong>er Photodiode<br />
nachgewiesen. Sie werden dann <strong>in</strong> e<strong>in</strong>en 2-Kanal-Lock-<strong>in</strong> gegeben. Um die Stabilitt des<br />
Helium-Neon Lasers auf den Diodenlaser zu bertragen, geht man folgendermaen vor: Im ersten<br />
Schritt wird der Resonator auf den Helium-Neon Laser stabilisiert, d.h. dessen Stabilitt<br />
wird auf den Resonator bertragen, um die Drift des Resonators auszuregeln. Anschlieend wird<br />
der Diodenlaser auf den Resonator stabilisiert. Man hat zwei verschiedene Regelkreise, die zusammen<br />
arbeiten mssen, damit die Regelung funktioniert. Hat man e<strong>in</strong>e kont<strong>in</strong>uierliche Drift,<br />
weil sich beispielsweise die Raumtemperatur permanent erhht, so erreicht man e<strong>in</strong>en Anschlag,<br />
wenn die Ausdehnung des Piezos nicht mehr gengt, die Drift zu kompensieren. Die Regelgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
mu im Allgeme<strong>in</strong>en nicht besonders hoch se<strong>in</strong>, da Drifts meist langsam s<strong>in</strong>d.<br />
Die Anforderungen an die Stabilitt des Resonators mu differenziert betrachtet werden. Auf den<br />
ersten Blick erwartet man, da der Resonator ke<strong>in</strong>e besonderen Anforderungen erfllen mu, da er<br />
ja geregelt wird. Das bedeutet aber, da nur solche Strungen toleriert werden knnen, die von der<br />
Regelung auf den HeNe-Laser ausgeregelt werden knnen. Da der Resonator sehr lang ist, ist besonders<br />
die mechanische Stabilitt e<strong>in</strong> Problem, aber auch die Lngennderung und die nderungen<br />
des Brechungs<strong>in</strong>dex knnen e<strong>in</strong>e Rolle spielen, wenn sie schnell s<strong>in</strong>d. Deshalb ist der Resonator<br />
<strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Zyl<strong>in</strong>der untergebracht, der evakuiert werden kann.