Die Forschungsgruppe "Grundlagen der Optik und Photonik" unter der Leitung von Prof. Rauschenbeutel an der Humboldt-Universität in Berlin untersucht die Wechselwirkung von Licht und Materie zwischen Ensembles von kalten Atomen und Photonen, die sich in sogenannten optischen Nanofasern ausbreiten, d.h. Glasfasern, deren Durchmesser kleiner ist als die optische Wellenlänge. Die besonderen Eigenschaften dieser Fasern machen sie geeignet für den Einsatz als "Quantenlabor".
In einer kürzlichen Studie hat das Team die über- und subradiante Dynamik der mit der Nanofaser gekoppelten atomaren Ensembles untersucht. Dies wurde durch Anregung der Atome mittels kurzer Laserpulse erreicht, die durch Ansteuerung eines elektrooptischen Modulators mit dem AWG-5000 Arbitrary Waveform Generator von Active Technologies erzeugt wurden. Die erzeugten rechteckförmigen optischen Pulse hatten eine Anstiegszeit von weniger als einer Nanosekunde, was deutlich kürzer ist als die Lebensdauer des angeregten Zustands der Atome im Ensemble und daher ideal für diese Experimente ist.
Riccardo Pennetta ist ein Postdoktorand, der im NanoFiRe Lab arbeitet, in dem optische Nanofasern verwendet werden, um das sogenannte Multi-Mode Strong Coupling-Regime der Hohlraum-Quantenelektrodynamik zu untersuchen. Dieses neuartige und experimentell unerforschte Regime verspricht eine Vielzahl von Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung und der Erzeugung nicht-klassischer Lichtzustände.
Die Forschungsarbeit von R. Pennetta, M. Blaha, A. Johnson, D. Lechner, P. Schneeweiss, J. Volz und A. Rauschenbeutel wird in ihrem Artikel mit dem Titel "Kollektive strahlungsdynamische Eigenschaften eines Ensembles von kalten Atomen, gekoppelt an einen optischen Wellenleiter" im Physical Review Letters (128, 073601, 2022) ausführlich beschrieben und als Redaktionsfavorit hervorgehoben. Der vollständige Artikel steht [hier] zur Verfügung.
Der AWG-5000 kann Sub-Nanosekunden-Pulse bis zu 230 ps generieren und erreicht eine Spannungsamplitude von 5Vpp bei einer Last von 50 Ohm sowie schnelle Anstiegs- und Abfallzeiten von weniger als 110 ps. Die Pulse können mit jeder beliebigen Form generiert werden, um dem Benutzer maximale Flexibilität unter allen Experimentbedingungen zu bieten.
Der PG-1072-Pulsgeber kann Sub-Nanosekunden-Pulse bis zu 300 ps generieren und erreicht eine Spannungsamplitude von 5Vpp bei einer Last von 50 Ohm sowie schnelle Anstiegs- und Abfallzeiten von weniger als 70 ps. Die schnelle Wiederholungsrate von bis zu 800 MHz und die 10 ps Schrittauflösung ermöglichen es dem Instrument, die Pulsbreite von 300 ps bis zu mehr als 1 Sekunde anzupassen.
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