Stabilizovaný laser pro spektroskopii se zchlazenými ionty kalcia

0482747 - ÚPT 2018 RIV CZ cze C - Conference Paper (international conference)
Čížek, Martin - Pham, Minh Tuan - Lešundák, Adam - Hucl, Václav - Řeřucha, Šimon - Hrabina, Jan - Lazar, Josef - Číp, Ondřej
Stabilizovaný laser pro spektroskopii se zchlazenými ionty kalcia.
[Stabilized laser for spectroscopy on trapped calcium ions.]
Sborník příspěvků multioborové konference LASER57. Brno: Ústav přístrojové techniky AV ČR, 2017 - (Růžička, B.), s. 12-13. ISBN 978-80-87441-21-3.
[LASER57. Třešť (CZ), 08.11.2017-10.11.2017]
R&D Projects: GA ČR GB14-36681G; GA MŠMT(CZ) LO1212; GA MŠMT ED0017/01/01
Institutional support: RVO:68081731
Keywords : cold ion spectroscopy * laser stabilization * PDH technique
OECD category: Optics (including laser optics and quantum optics)

Spektroskopie s vysokým rozlišením prováděná na dopplerovsky zchlazeném iontu zachyceném v elektrické pasti vyžaduje vysoce koherentní excitační laser. Šířka jeho spektrální emisní čáry musí respektovat dobu života excitovaného přechodu. Typicky se jedná o jednotky Hz, neboť doba života excitovaného přechodu bývá minimálně v řádu sekund. Zároveň musí být excitační laser přeladitelný v řádu jednotek až desítek MHz. Nová generace normálů optických frekvencí – optických hodin – je založena na tomto druhu spektroskopie, proto bývají často takové excitační lasery označovány jako tzv. hodinové lasery. Náš příspěvek přibližuje probíhající vývoj sestavy hodinového laseru pracujícího na vlnové délce 729 nm, která bude využívána pro spektroskopii se zchlazeným zachyceným iontem kalcia 40Ca+ v laboratoři Ústavu přístrojové techniky AV ČR v Brně. Jako primární zdroj koherentního záření je použit diodový laser s externím rezonátorem pracující na vlnové délce 729 nm. Šířka spektrální čáry laseru bez použití stabilizace je cca 300 kHz. Laser je přeladitelný pomocí piezoelektrického aktuátoru v rozsahu cca 10 GHz s max. šířkou pásma modulace 2 kHz. Rychlé jemné ladění v řádu stovek MHz je možné modulací čerpacího proudu laserové diody s šířkou pásma 50 MHz. Na obr. 1 je schéma celé sestavy stabilizovaného hodinového laseru.

The paper focuses on the ongoing development of clock laser assembly operating at a wavelength of 729 nm, which will be used for 40Ca+ calcium spectroscopy. As a primary source of coherent radiation, a diode laser with an external resonator operating at a wavelength of 729 nm is used. The width of the spectral line of the free-running laser is approx. 300 kHz. The laser is tunable by a piezoelectric actuator in the range of 10 GHz with a maximum bandwidth of 2 kHz. Fast fine-tuning in hundreds of MHz is possible by modulating the pump current of the laser diode with 50MHz bandwidth. The optical frequency of the laser is locked by means of electronic control loops on a resonator with a finesse better than 300 000 with a mode spectral width of approx. 8 kHz. The cavity of the resonator is made of ULE material and placed in a thermally stabilized vacuum chamber. The entire optical assembly is mounted on an active anti-vibration pad in a wooden box plated with acoustic and thermal isolation. The tuning of the primary laser to the resonator mode is detected by the Pound-Drever-Hall technique.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0278146