View
44
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
光トラップ中での ボース凝縮体の運動. 28aYA-10. 学習院大学 平野研究室 . 菊地夏紀 荒木幸治、江野高広、桑本剛、平野琢也. 概要. 研究内容. Gakushuin. Single-beam optical trap 中で BEC が波のような振る舞いを示した。なぜ?. 非調和ポテンシャル中 での BEC の振る舞い. Wave Guide への関連. Single optical trap 光学系. ρ. g. z. y. mirror. 半導体レーザー 845nm. Acromat lens. Coil. MOT Beam. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
光トラップ中でのボース凝縮体の運動
学習院大学 平野研究室
28aYA-10
菊地夏紀 荒木幸治、江野高広、桑本剛、平野琢也
研究内容Single-beam optical trap中で BEC が波のような振る舞いを示した。なぜ?
Gakushuin
Wave Guide への関連
非調和ポテンシャル中での BEC の振る舞い
概要
Coil
MOT Beam
Cell
Acromat lens
mirror
ρ
z
g
ySingle optical trap 光学系
半導体レーザー 845nm
zw2
02w
r
r
z
光トラップ
λ~ 845 nm (共鳴周波数 780nm) P ~ 8.8 [mW]
w(1/e2 radius) ~ 2.3 [mm]
f = 200 [mm] ωρ ~ 2π×271 [Hz]
ωz ~ 2π×2.2 [Hz]
パラメーター
wρ0(1/e2 radius) ~ 24 [μm] U0 ~ 1.9 [μK]トラップ周波数
ωρ ~ 2π×155 [Hz] ωz ~ 2π×15 [Hz]
磁気トラップのトラップ周波数
ωρ/ ωz ~ 10 ωρ/ ωz ~ 120
① 磁気トラップの中で BEC を生成する
② ゆっくりとレーザーを重ねる
BEC
G
① ② ③
③ 光だけによるトラップ
④ 自由落下させて、共鳴光を入れ吸収イメージング
④
Resonant beam
実験方法
10ms
20ms
30ms
40ms
50ms
60ms
70ms
Time of Fright 17ms , Laser Power ~11mW,
beam waist 10.5 m, Ramp up time 300ms
Parameter
G
80ms
90ms
100ms
110ms
110ms
120ms120ms
130ms130ms
1.6mm
実験データ ~ 光トラップ中の BEC の時間発展
Trap time
光トラップ中での時間変化トラップタイム変化を変化させたデータ
2.5mm
0ms
20ms
40ms
60ms
光トラップの閉じ込めが弱い為、拡散している
ωz=2π×15 Hz
ωz=2π×2.3Hz
MT
OTNaより Rbは 4倍ほど重い
重力の効果により、ポテンシャルを 合わせる事が不可能
光トラップ初期の振動22ms 自由落下させ、初期のトラップ時間による落ちてきた場所の変化を調べた
周周 ~ 6ms
Trap time [ms]
Trap time と重心の変化
Pixel[5m/pix]
1ms1ms 5ms 8ms
G
実効的なトラップ周波数
r ~ 2×170Hz
振動の原因
② U)X]2 +2gX (X-
B)2
③ UOTX)2+2gX
(X-C)2
X
GB
Z
C
② ③
実験条件でポテンシャルがどのようになっているか を考えてみる
極小点の変位量と振動振幅
r ~ 2×280Hz
msの逆数から r = 2×170Hz
極小点のへの変位量を求める
1.3±0.3m
1.0±0.3m
0.81m
トラップ初期の BEC の振幅を求める
MT =2×150Hzで計算
B-C
計算からr = 2×270Hz
X
GB
Z
C
波のようになる原因
-1000 -500 500 1000
220
230
240
250
260
270
0.5mm
260Hz
270Hz周波数 [Hz]
振動している場合を考える
場所によってポテンシャルの違い
振動周期の違い
振動
0.5mmTrap time
70ms
270Hz
3.84ms
3.70ms
260Hz
周波数 周期 37ms 後の 振動回数
10 回
9.37 回
約 2/3 周期遅れる
光トラップ中の BEC が横方向の振動を起こした
光トラップの中で、 BEC が閉じ込めの弱い方向に広がっている。また磁気トラップから光トラップに移したときに振動している。
光トラップは場所によってトラップ周波数が違う。それらのことを考えると、定性的に説明できる。
まとめ
その他の可能性
レーザービームの位置ゆらぎ、アライメントの不完全性 ( 軸がずれている等 )課題定量的な評価
XZ
Minimum line
モデルの提案
-1000 -500 500 1000
-1
-0.5
0.5
1振動しながら広がるモデル
Axial FORT
BEC
軸が傾いているモデル
BEC が光トラップと軸がずれていて、振動しながら広がるモデル
このモデルを確かめる目的の実験をしたが、結果は・・・
G-P 方程式の数値計算
UVKH ^^
運動エネルギー演算子、ポテンシャル、平均場エネルギーをそれぞれ、 V (r)、Uとするとハミルトニアンは
^
K
で、初期状態 r,t0 周時間発展は
),(]/[),( 0
^
tiHtExpt rr ^ ^ ^
] 2/ ) ( [ ] / [ ] 2/ ) ( [ ] / [ t U Vi Exp iKt Exp U V it Exp iHt Exp
)t)(( 3O
Split operator method
十分に短い時間に対して、簡単に時間発展を計算できる
traptime150ms
Appendix
光トラップBEC を光トラップ
スピンによらずトラップできる
光双極子力
I
U dip 原子のあるエネルギー準位に対し、離調 Hz を取った強度 Iの電磁波が作るポテンシャル
E 1
E2
離調を負にする I
U
r
強度の強い場所にトラップ可能
δ<0
焦点がポテンシャルの底になる
2
2
2 )/(1
2
)/(1
12)(
rrG
zzw
rEXP
zzw
PI
r
zw2
02w
rr
z
強度がガウス分布したレーザーをレンズで絞る
2w0
2
2
2)/(1
2
)/(1
)( 0
rr
Gdip
zzw
rEXP
zzUI
U
r
強度分布
ポテンシャル 代入
zr= kw20/2
P: レーザーパワー
・アライメントの問題( CCDの解像度が 5μm)
・片方からしかイメージングできない
・ μm以下のオーダーでのレーザー制御
これからの課題
3次元での G-P 方程式でのシュミレーション
精密なパラメーター制御困難
Recommended