論文の概要: Laser cooling $^{88}$Sr to microkelvin temperature with an integrated-photonics system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.13210v1
- Date: Fri, 19 Apr 2024 23:17:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-23 19:58:55.213928
- Title: Laser cooling $^{88}$Sr to microkelvin temperature with an integrated-photonics system
- Title（参考訳）: 集積フォトニクスシステムによるマイクロケルビン温度へのレーザー冷却$^{88}$Sr
- Authors: Andrew R. Ferdinand, Zheng Luo, Sindhu Jammi, Zachary Newman, Grisha Spektor, Okan Koksal, Parth B. Patel, Daniel Sheredy, William Lunden, Akash Rakholia, Travis C. Briles, Wenqi Zhu, Martin M. Boyd, Amit Agrawal, Scott B. Papp,
- Abstract要約: 集積フォトニクスデバイスは、マイクロケルビン温度で88ストロンチウム原子の磁気光学トラップ(MOT)を生成する。
実験ではアルカリガスをマイクロケルビン温度に冷却できる集積フォトニクスシステムを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.261160333635571
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report on experiments generating a magneto-optical trap (MOT) of 88-strontium ($^{88}$Sr) atoms at microkelvin temperature, using integrated-photonics devices. With metasurface optics integrated on a fused-silica substrate, we generate six-beam, circularly polarized, counter-propagating MOTs on the blue broad-line, 461 nm, and red narrow-line, 689 nm, Sr cooling transitions without bulk optics. By use of a diverging beam configuration, we create up to 10 mm diameter MOT beams at the trapping location. To frequency stabilize and linewidth narrow the cooling lasers, we use fiber-packaged, integrated nonlinear waveguides to spectrally broaden a frequency comb. The ultra-coherent supercontinuum of the waveguides covers 650 nm to 2500 nm, enabling phase locks of the cooling lasers to hertz level linewidth. Our work highlights the possibility to simplify the preparation of an ultracold 88Sr gas for an optical-lattice clock with photonic devices. By implementing a timing sequence for control of the MOT lasers and the quadrupole magnetic-field gradient, we collect atoms directly from a thermal beam into the blue MOT and continuously cool into a red MOT with dynamic detuning and intensity control. There, the red MOT temperature is as low as $2~{\mu}$K and the overall transfer efficiency up to 16%. We characterize this sequence, including an intermediate red MOT with modulated detuning. Our experiments demonstrate an integrated photonics system capable of cooling alkaline-earth gases to microkelvin temperature with sufficient transfer efficiencies for adoption in scalable optical clocks and quantum sensors.
- Abstract（参考訳）: マイクロケルビン温度における88ストロンチウム(^{88}$Sr)原子の磁気光学トラップ(MOT)を集積フォトニクスデバイスを用いて生成する実験について報告する。
溶融シリカ基板上に集積された準曲面光学を用いて,青色広帯域461nm,赤色狭帯域689nmの6ビーム,円偏光,反伝播MOTを生成した。
発振ビーム構成を用いて, トラップ位置で最大10mmのMOTビームを作製する。
冷却レーザの周波数安定化とライン幅狭化のために,ファイバパッケージ型集積非線形導波路を用いて周波数コムをスペクトル的に拡張する。
導波路の超コヒーレント超大陸は650nmから2500nmをカバーし、冷却レーザーの位相ロックをヘルツレベル線幅にできる。
我々の研究は、フォトニックデバイスを用いた光格子時計のための超低温88Srガスの調製を単純化する可能性を強調している。
我々はMOTレーザと四極磁場勾配のタイミングシーケンスを実装して、熱ビームから直接青いMOTに原子を回収し、動的デチューニングと強度制御を施した赤MOTに連続的に冷却する。
ここでは、赤MOT温度は2〜{\mu}$Kで、全体の転送効率は16%である。
我々は、変調デチューニングを備えた中間赤MOTを含む、このシーケンスを特徴付ける。
本実験では, アルカリガスをマイクロケルビン温度に冷却できる集積フォトニクスシステムについて, スケーラブルな光時計や量子センサに採用するのに十分な移動効率で実験を行った。
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