論文の概要: A Sub-5mW Evanescent Field Atom Guide with Nanofibers towards Guided
Atom Interferometry with Membrane Waveguides
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07055v1
- Date: Mon, 13 Nov 2023 03:44:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-14 15:38:06.183237
- Title: A Sub-5mW Evanescent Field Atom Guide with Nanofibers towards Guided
Atom Interferometry with Membrane Waveguides
- Title（参考訳）: ナノファイバーを用いたサブ5mWエバネッセント場原子ガイドによる膜導波路誘導原子干渉法
- Authors: Adrian Orozco, William Kindel, Nicholas Karl, Yuan-Yu Jau, Michael
Gehl, Grant Biedermann, and Jongmin Lee
- Abstract要約: エバネッセント場(EF)モードは、有利に小さなモード領域を持つため、原子と光の相互作用が強くなり、原子ガイドの光パワーが低下する。
本研究では, ナノファイバーおよび導波路中のEF原子ガイドについて, 立位エバネッセント波を有するEF光学格子ではなく, 走行するエバネセント波を有する導波路について検討した。
これは、サイズ、重量、パワーを縮小したチップスケールの量子慣性センサーアレイに向けた有望なステップである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9580428796471567
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Great progress has been made in the field of quantum inertial sensors, from
the laboratory to the real-world use, which will ultimately require sensor
miniaturization and ruggedization for dynamic motion. However, lateral atomic
movement with respect to the sensing axis limits inertial sensing, which
inspires the atom guides to ensure transverse atomic confinement. Compared to a
relatively large free-space optical mode, an evanescent field (EF) mode with an
advantageously small mode area allows for stronger atom-light interactions and
lower optical power requirements for the atom guides. We study EF atom guides
in nanofibers and waveguides with traveling evanescent waves, rather than EF
optical lattices with standing evanescent waves. Our preliminary demonstration
of an EF atom guide takes place on a nanofiber using 685 nm and 937 nm lights,
and we experimentally show that the atomic coherence of the EF atom guide
(685/937 nm) is similar to the EF optical lattice. By replacing the 685 nm
light with 793 nm light, we further demonstrate the sub-5mW EF atom guide
(793/937 nm) on nanofibers and assess relative power reduction of 61$\%$ on
nanofibers and 78$\%$ on membrane waveguides, compared to nanofibers (685/937
nm), for the same optical potential depth. Power reduction is beneficial for
reducing total optical power requirements and improving heat dissipation in
vacuum for atom guiding on chip-based membrane-photonic devices. To connect
this work with EF-guided atom interferometry, we evaluate the viability and
potential benefits of using the low-power light configuration on membrane
waveguides, presenting fabricated linear and circular waveguides for future
demonstrations. This is a promising step towards a chip-scale quantum inertial
sensor array with reduced size, weight, and power.
- Abstract（参考訳）: 実験室から実世界の用途まで、量子慣性センサーの分野では大きな進歩があり、最終的にはセンサーの小型化と動的動きのラグ化が必要となる。
しかし、感覚軸に対する側方原子移動は慣性センシングを制限するため、原子ガイドは横方向原子閉じ込めを確保する。
比較的大きな自由空間光学モードと比較して、有利に小さなモード領域を持つエバネッセント場(EF)モードは、より強い原子-光相互作用と低い原子ガイドの光パワー要求を実現する。
ナノファイバーや導波路のef原子ガイドを定在エバネッセント波のef光学格子ではなく、進行エバネッセント波で研究する。
我々は,685nmと937nmの光を用いたナノファイバー上でEF原子ガイドの予備的なデモンストレーションを行い,EF原子ガイドの原子コヒーレンス(685/937nm)がEF光学格子と類似していることを実験的に示す。
685 nmの光を763 nmの光に置き換えることで、ナノファイバーのサブ-5mw ef原子ガイド(793/937 nm)をさらに実証し、同じ光学ポテンシャル深さのナノファイバー(685/937 nm)と比較して、ナノファイバーで61$\$、膜導波路で78$\$$の相対パワー低減を評価する。
チップベースの膜フォトニックデバイス上でのアトム誘導のために、全光電力要求の低減と真空中の熱散逸を改善するのに電力削減は有用である。
本研究をEF誘導原子インターフェロメトリと結び付けるため, 膜導波路に低消費電力光を照射することにより, 将来的な実演のために線状および円形導波路を作製した。
これは、サイズ、重量、パワーを縮小したチップスケールの量子慣性センサーアレイに向けた有望なステップである。
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