<ol>
	<li>Wieman, C. E., Hollberg, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+diode+lasers+for+Atomic+physics.">Using diode lasers for Atomic physics.</a> Rev. Sci. Instrum. 62 (1), 1-20 (1991).</li><li>Camparo, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+diode+laser+in+atomic+physics.">The diode laser in atomic physics.</a> Cont. Phys. 26 (5), 443-477 (1985).</li><li>MacAdam, K. B., Steinbach, A., Wieman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+narrowband+tunable+diode+laser+system+with+grating+feedback,+and+a+saturated+absorption+spectrometer+for+Cs+and+Rb.">A narrowband tunable diode laser system with grating feedback, and a saturated absorption spectrometer for Cs and Rb.</a> Am. J. Phys. 60, 1098 (1992).</li><li>Steck, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rubidium+87+D+line+data.">Rubidium 87 D line data.</a> Los Alamos National Laboratory. , 1-29 (2001).</li><li>Ricci, L., Weidemuller, M., Esslinger, T., Hemmerich, A., Zimmermann, C., Vuletic, V., Konig, W., Hansch, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+compact+grating-stabilized+diode+laser+system+for+atomic+physics.">A compact grating-stabilized diode laser system for atomic physics.</a> Opt. Commun. 117, 541-549 (1995).</li><li>Zorabedian, P., Trutna, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference-filter-tuned,+alignment-stabilized,+semiconductor+external-cavity+laser.">Interference-filter-tuned, alignment-stabilized, semiconductor external-cavity laser.</a> Opt. Lett. 13, 826-828 (1988).</li><li>Hawthorn, C. J., Weber, K. P., Scholten, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Littrow+configuration+tunable+external+cavity+diode+laser+with+fixed+direction+output+beam.">Littrow configuration tunable external cavity diode laser with fixed direction output beam.</a> Rev. Sci. Inst. 72 (12), 4477-4479 (2001).</li><li>Nilse, L., Davies, H. J., Adams, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchronous+tuning+of+extended+cavity+diode+lasers:+the+case+for+an+optimum+pivot+point.">Synchronous tuning of extended cavity diode lasers: the case for an optimum pivot point.</a> Appl. Opt. 38 (3), 548-553 (1999).</li><li>Park, S. E., Kwon, T. Y., Shin, E., Lee, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Compact+Extended-Cavity+Diode+Laser+With+a+Littman+Configuration.">A Compact Extended-Cavity Diode Laser With a Littman Configuration.</a> IEEE Trans. Inst. Meas. 52 (2), 280-283 (2003).</li><li>Black, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+introduction+to+Pound-Drever-Hall+laser+frequency+stabilization.">An introduction to Pound-Drever-Hall laser frequency stabilization.</a> Am. J. Phys. 69 (1), 79-87 (2001).</li><li>Shaddock, D. A., Gray, M. B., McClelland, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+locking+a+laser+to+an+optical+cavity+by+use+of+spatial+mode+interference.">Frequency locking a laser to an optical cavity by use of spatial mode interference.</a> Opt. Lett. 24, 1499-1501 (1999).</li><li>Corwin, K. L., Lu, Z. T., Hand, C. F., Epstein, R. J., Wieman, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-stabilized+diode+laser+with+the+Zeeman+shift+in+an+atomic+vapor.">Frequency-stabilized diode laser with the Zeeman shift in an atomic vapor.</a> Appl. Opt. 37 (15), 3295-3298 (1998).</li><li>Schmidt, O., Knaak, K. -. M., Mesche de Wynands, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cesium+saturation+spectroscopy+revisited:+How+to+reverse+peaks+and+observe+narrow+resonances.">Cesium saturation spectroscopy revisited: How to reverse peaks and observe narrow resonances.</a> Appl. Phys. B. 59, 167-178 (1994).</li><li>Robins, N. P., Slagmolen, B. J. J., Shaddock, D. A., Close, J. D., Gray, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interferometric,+modulation-free+laser+stabilization.">Interferometric, modulation-free laser stabilization.</a> Opt. Lett. 27, 1905-1907 (2002).</li><li>Budker, D., Kimball, D. F., Demille, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atomic Phyisics. , (2004).</li><li>Foot, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Physics.">Atomic Physics.</a> , (2005).</li><li>Haus, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electronic Noise and Qunatum Optical Measurements. , (2000).</li><li>Okoshi, T., Kikuchi, K., Nakayama, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+method+for+high+resolution+measurement+of+laser+output+spectrum.">Novel method for high resolution measurement of laser output spectrum.</a> Electronics Lett. 16 (16), 630-631 (1980).</li><li>Ludvigsen, H., Tossavainen, M., Kaivola, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+linewidth+measurements+using+self-homodyne+detection+with+short+delay.">Laser linewidth measurements using self-homodyne detection with short delay.</a> Opt. Commun. 155, 180-186 (1998).</li><li>Optics Hecht, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (2002).</li><li>Arnold, A. S., Wilson, J. S., Boshier, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+extended-cavity+diode+laser.">A simple extended-cavity diode laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 69, 1236 (1998).</li><li>Loh, H., Lin, Y., Teper, I., Cetina, M., Simon, J., Thompson, J. K., Vuletic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+grating+parameters+on+the+linewidths+of+external-cavity+diode+lasers.">Influence of grating parameters on the linewidths of external-cavity diode lasers.</a> Appl. Opt. 45 (36), 9191-9197 (2006).</li><li>Rao, G. N., Reddy, M. N., Hecht, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+hyperfine+structure+studies+using+temperature/current+tuning+of+diode+lasers:+An+undergraduate+experiment.">Atomic hyperfine structure studies using temperature/current tuning of diode lasers: An undergraduate experiment.</a> Am. J. Phys. 66 (8), 702-712 (1998).</li><li>Sane, S. S., Bennetts, S., Debs, J. E., Kuhn, C. C. N., McDonald, G. D., Altin, P. A., Close, J. D., Robins, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=11W+narrow+linewidth+laser+source+at+780+nm+for+laser+cooling+and+manipulation+of+Rubidium.">11W narrow linewidth laser source at 780 nm for laser cooling and manipulation of Rubidium.</a> Opt. Express. 20, 8915-8919 (2012).</li><li>Koechner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Solid-State Laser Engineering. , (1999).</li><li>Saliba, S. D., Scholten, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linewidths+below+100+kHz+with+externalcavity+diode+lasers.">Linewidths below 100 kHz with externalcavity diode lasers.</a> Appl. Opt. 48 (36), 6961-6966 (2009).</li></ol>

والكتاب ليس لديهم ما يكشف. المنتجات والشركات الخاصة الاستشهادات هي لغرض التوضيح فقط ويست مصادقة من قبل المؤلفين.

وقد أظهرت هذه النشرة كيفية الانتقال من ECDL تفكيكها من خلال المواءمة والتردد قفل لإنتاج قياس linewidth الليزر. التصميم الميكانيكي وتصميم الالكترونيات مثل الماكينات PID، والسائقين الصمام الثنائي وتحكم في درجة الحرارة وهي متخصصة جدا بحيث لا يمكن مناقشتها هنا ولكن لم يتم مناقشتها بشكل شامل في المنشورات المشار إليها 1،3،5. على الرغم من ECDL الصمام الثنائي أصبحت عنصرا أساسيا في مختبرات الفيزياء الذرية، والأنواع والتحولات التي يمكن أن تصل إلى هذه تستنبط محدودة. وقد أحرز تقدم كبير في توسيع نطاق الطول الموجي من الصمام الثنائي ليزر مقرها لكن حاليا لا تزال العديد من الثغرات خاصة في الأشعة فوق البنفسجية. قيود السلطة نظم ECDL مواصلة تقييد طلباتهم. العارية الثنائيات وضع واحد في السلطة تتراوح من μWatts إلى 100 من mWatts. بالإضافة إلى ذلك، ومكبرات الصوت مدبب يمكن أن تضاف إلى نظام ECDL لزيادة وضع واحد مجموع قوة الليزريصل إلى مستوى وات. إذا كانت هناك حاجة القوى وضع واحد أكبر بكثير من مجرد وات أو موجات أخرى مطلوبة ليزر أبنية بديلة. وتشمل هذه الليزر الألياف 26، 27 ليزر الحالة الصلبة مثل الليزر TiSaph أو أنها قد تعتمد على تحويل التردد غير الخطية بمعالجة 27 مثل ليزر رامان، وأربعة موجة خلط، وتوليد التردد المبلغ، أو مذبذب حدودي البصرية. ويركز هذا المنشور على آلية تأمين التي تعتمد على خلية بخار ذرية. للعديد من التطبيقات في الفيزياء الذرية خلية بخار الزجاج بسيطة، كما نوقش هنا، قد لا تكون متاحة، وهذا هو الحال بالنسبة لبعض الأنواع مثل الإيتيربيوم. أثبتت تقنيات أخرى كثيرة للحصول على عينة مرجعية مع مجموعة متنوعة من الأنواع مثل، والحزم الساخنة الذرية، ومصابيح التفريغ، وخلايا الغاز العازلة، خلايا اليود، والخلايا الاخرق. هذا التصميم نظام ليزر يقتصر بطبيعتها لlinewidths من 30 كيلو هرتز ≈ 28 وعادة أقرب إلى 100 ​​كيلوهرتز. إذا كان التطبيق يتطلب أضيق linewidth تقنيات الاستقرار الأخرى أو التصاميم الليزر البديلة المطلوبة 26. كلما العمل مع النظم البصرية، والنظافة هي من الأهمية بمكان. ومن الممارسات الجيدة عند أول يجري إدخالها إلى والبصريات بأن ارتداء القفازات لمنع ملامسة السطح البصري المناولة. إذا تم خدش والبصرية أنه لا ينبغي أن تستخدم في نظام ليزر. في معظم الحالات يمكن تنظيفها البصريات مع بصمات الاصابع أو الغبار مع الأسيتون أو الهواء المضغوط على التوالي. أي نقص في سطح البصرية يمكن وسوف أعرض فقدان ويحتمل أن تكون الضوضاء في النظام. ينبغي أن تكون ثابتة يتصاعد البصريات على مقاعد البدلاء البصريات في جميع الأوقات، وينبغي أن انسحب بقوة لأسفل مرة واحدة في المكان. عند محاذاة البصريات مثل waveplates وشق شعاع الاستقطاب، وضمان ضوء الحادث بالقرب عمودي على سطح الضوئية بينما الشرطة السريةiding انعكاسات مرة أخرى في الليزر. كما ينحرف زاوية الحادث من 90 ° سلوك هذه العناصر البصرية يصبح أكثر وأكثر عن المثالية. للحد من انحراف وتعظيم الحزم الفتحة العددية يجب دائما من خلال مركز العدسات وتكون طبيعية من العدسة. في المقابل، ينبغي أن توضع خلية بخار في زاوية طفيف لشعاع الحادث لتجنب الآثار ETALON. لهذا السبب يتم تصنيع خلايا بخار مع العديد من جوانب نهاية غير متوازي. الليزر المستخدمة هنا هي فئة 3B. حتى الأفكار الضالة لديها القدرة على الأضرار التي تصيب العين. العمل مع ليزر من هذا النوع يجب فقط أن يضطلع بها الأفراد المدربين على دراية بمخاطر الليزر. وينبغي ارتداء نظارات السلامة الليزر في جميع الأوقات. لم تنظر مباشرة في طريق أي ليزر لالمحاذاة البصرية وتولي عناية خاصة لتجنب توليد انعكاسات المرآة الخطرة من المكونات البصرية. إنهاء دائما إيجابيا خطوط شعاع باليودنانوغرام تفريغ شعاع.

قياس والتلاعب الدولة الكم من الذرات هو في صميم الفيزياء الذرية ويتطلب القدرة على معالجة التحولات محددة بين الدول الإلكترونية ذرية. على سبيل المثال النظر الروبيديوم، ذرة القلويات المستعملة نموذجية والكثير. هنا، الطول الموجي للضوء اقتران الأرض والدولة الالكترونية متحمس الأول هو 780 نانومتر ~ (384 THz لل) وعمر الدولة متحمس بسبب الانبعاثات العفوية و~ 26 NSEC إعطاء linewidth امتصاص 6 ميغاهيرتز 4. وبالتالي، لا بد من مصدر للضوء مع الاستقرار تردد من جزء واحد على الأقل في 108 لمعالجة هذا التحول بشكل موثوق. قبل تطوير ECDLs، وأشعة الليزر والليزر صبغ الياقوت التيتانيوم وعادة ما تستخدم في الفيزياء الذرية. هذه هي ومكلفة النظم الكبيرة والمعقدة التي تقدم مكاسب البصرية أكثر من عرض النطاق الترددي كبيرة وبالتالي يمكن ضبطها لتتداخل انتقال ذرية. القدرة على استبدال وسائل الإعلام هذه المكاسب مع رخيصة وبسيطة ليزر ديود المهندسة وايعشر واعترف ذات فجوة الحزمة مطابقة الطول الموجي المطلوب في 1980s في وقت مبكر 1،2. بسيطة وسهلة لبناء التصاميم التي تحقق 100 كيلو هرتز linewidths كانت مفهومة جيدا، ومكان مشترك من قبل 1990s في وقت مبكر 3،5،6. وقد أثبتت العديد من التشكيلات وتصاميم مختلفة ولكل منها مزاياه وعيوبه. ربما تكوينات الأكثر شيوعا هي Littrow 3،5،7،8 ويتمان 9 تكوينات. وتركز هذه المناقشة على أبسط، والتكوين Littrow هو مبين في الشكل 1A. ويستخدم عدد من آليات ضبط في وقت واحد لتحقيق دقة عالية في وتيرة الليزر. أولا، لا بد من الصمام الثنائي مع ذات فجوة الحزمة انتاج ما يكفي من مكاسب في الطول الموجي المطلوب في درجة حرارة التشغيل للتحقيق. سوف يزر ديود نموذجية ديك مكاسب على مدى عدة نانومتر (THz لل). ثانيا، الحيود مقضب هو انعكاس زاوية ضبطها لتوفير التغذية المرتدة البصرية في الصمام الثنائي في المطلوبالطول الموجي. اعتمادا على صريف، الصمام الثنائي، وتستخدم عدسة التركيز واتساقها، وصريف تحديد نطاق تردد من عادة 50-100 غيغاهيرتز. سوف الليزر التأرجح في الطول الموجي الرنانة مع تجويف الليزر الخارجي (الصمام الثنائي بين الوجه الخلفي وصريف). ضبط هذا الطول الموجي تجويف عبر يسمح ليزر ليتم ضبطها عبر المدى الطيفي الحرة (ج / (2 L)) حول كسب الذروة صريف حيث c هي سرعة الضوء وL، هو طول تجويف، عادة 1 - 5 سم (FSR 3-15 غيغاهرتز). عندما وضعين تجويف هي طول موجة مماثلة من ذروة صريف ردود الفعل الطول الموجي الليزر قد تعمل المتعدد. كما يتم ضبطها في وضع تجويف تتأرجح مزيد من كسب الذروة من وضع المجاورة لها إرادة الهيب وضع ليزر يحد من نطاق الضبط. يمكن أن ينظر إلى سلوك وسائط تجويف فيما يتعلق وضع صريف في الشكل 3. والهيب وضع الموالفة الحرة النطاق هو مقياس الأداء الرئيسية لECDL. عن طريق ضبط في وقت واحد زاوية صريف وطول تجويف فمن الممكن لضبط بشكل مستمر في العديد من نطاقات طيفية مجانا دون وضع القفزات، مما يجعل تحديد مكان وقفل إلى ميزات الطيفية أسهل بكثير 8. ويمكن تحقيق ضبط الإلكترونية من طول مسار بصري من تجويف للتأمين من خلال مزيج من ضبط صريف الزاوية / موقف باستخدام المحرك بيزو (الشكل 1A) (عرض النطاق الترددي المسح ~ 1 كيلو هرتز) وضبط الصمام الثنائي الحالي الذي ينظم في المقام الأول على الانكسار مؤشر الصمام الثنائي (عرض النطاق الترددي المسح ≥ 100 كيلو هرتز). استخدام الثنائيات الليزر بدلا من المضادة للانعكاس (AR) رقائق مكاسب المغلفة لتحقيق مكاسب متوسطة يضيف تعقيدات إضافية من إضافة يزر ديود استجابة تجويف الداخلية التي قد يكون لها المدى الطيفي حرة نموذجية من 100-200 غيغاهرتز. في هذه الحالة يجب أن يكون تجويف درجة حرارة ضبطها لتتناسب مع استجابة من صريف. وسوف تستخدم الصمام الثنائي ليزر بدلا من كسب رقاقة AR المغلفة الحد بشكل كبير من حر ر الهيب وضعمجموعة uning ما لم يكن هناك وسيلة لضبط متزامن الصمام الثنائي الحالي أو درجة الحرارة. أخيرا، لتحقيق linewidth أفضل من 100 كيلو هرتز الاهتمام الدقيق يجب أن تدفع للقضاء على مصادر الضجيج الأخرى. هذا يتطلب التصميم الميكانيكي دقيق لليتصاعد لتقليل الاهتزاز الصوتية، وتثبيت درجة حرارة مستوى MK، RMS الاستقرار الحالي من الصمام الثنائي على مستوى ≤ 30 غ وضبط دقيق لكسب جميع حلقات تأمين 10. اختيار الالكترونيات المناسبة لتطبيق هو مجرد هامة مثل الليزر والبصريات التصميم. ويمكن الاطلاع على قائمة وحدات تحكم الصمام الثنائي والمواصفات في الجدول 1. مرة واحدة وقد تحقق إحلال مستقرة، والشرط التالي لقفل تردد الليزر إلى مرجع مثل التحول الذري، وهو تجويف بصري أو ليزر آخر. هذا يزيل آثار الانجرافات بطيئة مثل تقلبات صغيرة في درجة الحرارة، والقضاء على الضوضاء أساسا للترددات معفي عرض النطاق الترددي للحلقة قفل. هناك عدد لا يحصى من التقنيات التي تم تطويرها للحصول على إشارة خطأ، ولكل مناسبة لنظام الإشارة بوجه خاص تأمين. إشارة خطأ للمرحلة تأمين اثنين من الليزر يمكن الحصول عليها عن طريق خلط اثنين من الليزر على شعاع الخائن. الجنيه Drever قاعة 11 أو يمكن استخدام 12 قفل لقفل الميل إلى تجويف. لقفل لخط الامتصاص الذري DAVLL 13 أو المشبعة امتصاص الطيفي 3،14 في تركيبة مع التشكيل الحالي 10، زيمان التشكيل 10، أو 15-قفل الميل يمكن استخدامها. سيتم وصف قفل من ECDL للانتقال الروبيديوم باستخدام التشكيل زيمان الامتصاص المشبعة في خلية بخار هنا. إذا يمر شعاع منخفض الكثافة من خلال خلية بخار الروبيديوم في درجة حرارة الغرفة ويتم ضبطها تردد في محيط الانتقال الذري نانومتر 780 عدد من دوبلر توسيع استيعاب ملامح ~ 500 ميغاهيرتز واسعةوسيراعى بدلا من 6 ميغاهيرتز linewidth الطبيعية واسعة (حسابات linewidths الطبيعية ودوبلر يمكن العثور عليها في القدم 16). إذا، ومع ذلك، وينعكس هذا الشعاع الرجعية، فإن مرور الثاني يكون أقل امتصاص الرنين على النحو الذرات مع صفر سرعة طولية وقد تم بالفعل متحمس جزئيا أول تمريرة 17. وسيتم استيعاب ترددات أخرى من قبل السكان سرعة مختلفة على كل تمريرة، وبالتالي لن تكون مشبعة الاستيعاب. بهذه الطريقة مضافين ميزة انتقال واضح على امتصاص توسيع دوبلر في التحولات مع عرض حول linewidth الطبيعية يمكن الحصول عليها. هذا يوفر مرجعا تردد المطلقة حادة لقفل ل. وتيرة التحول الذري قد يكون منظم باستخدام تأثير زيمان بواسطة التردد ضخامة المجال المغناطيسي في الخلية المرجعية. يمكن أن تنتج حقل مغناطيسي متجانس مناسبة باستخدام الإعداد الملف اللولبي كما هو مبين في الشكل 5. خلط إلكترونياالموجي التضمين مع انتقال امتصاص المشبعة يولد إشارة الخطأ التي يمكن أن تستخدم لضبط الصمام الثنائي الحالي ومتكاملة لضبط بيزو الجهد. وبالتالي، قد يكون مؤمنا ليزر لعملية الانتقال دون الحاجة لتعديل تردد الليزر. يتم قياس linewidth من ECDL عموما بالتدخل اثنين التردد مقفل الليزر من نفس النوع على الخائن شعاع 18. ثم يتم قياس وتيرة ضربات بين الليزر باستخدام الضوئي بسرعة ومحلل الطيف RF. الطيف الضوضاء خارج النطاق الترددي قفل حلقة ثم يتم تركيبها على فويت (الإلتواء من التمويه وLorentzian) ملف. الضجيج من أجهزة الليزر المختلفة إضافة في التربيع. في حالة اثنين من الليزر يعادل هذا يعطي linewidth المجهزة لل√ (2) أضعاف linewidth ليزر واحد. إذا كان الليزر هو متاح مع linewidth المعروف أصغر بكثير مما هو متوقع من ECDL وذلك ضمن نطاق ضبط للECDL، فإن ذلك يمكن أن تستخدم بدلا من ذلك. طريقة أخرى تستخدم عادة لقياس linewidth هو تأخر الذاتي تقنية متجانسة التقارن 19،20 حيث يتم إرسال جزء من شعاع على طول خط تأخير البصرية مثل الألياف ثم يخلط على الخائن شعاع مع الليزر. تعتمد هذه التقنية على تأخير كونها أطول من طول تماسك الليزر تحت القياس. هذا يعمل بشكل جيد ليزر صاخبة ولكن ليزر 100 كيلو هرتز linewidth طول التماسك حوالي 3 كم، والذي يبدأ لتصبح غير عملي. بدلا من ذلك، التحول النووي في خلية امتصاص المشبعة أو تجويف فابري بيرو يمكن استخدامها لتوفير مرجع التردد لقياس linewidth الليزر. في هذا النظام تردد الليزر سوف تحتاج إلى الجلوس في جزء طولي من الأثير امتصاص المشبعة أو فابري بيرو صدى بدلا من السماح لمسح في تردد. عن طريق قياس الضوضاء إشارة على الصمام الثنائي الصورة ومعرفة linewidth الرنين، يمكن العثور على الضوضاء تردد. الحد الأدنى من لىقياس newidth ثم يتم محدودة بسبب المنحدر من صدى الإرسال. وجود أعلى سائط أجل إحلال يمكن التحقق من خلال النظر في شدة الضوضاء على التردد المدى الطيفي مجانا باستخدام محلل الطيف RF أو باستخدام المسح فابري بيرو أو محلل الطيف الضوئي مع قرار أفضل من الطيفية مجانا مجموعة من ECDL. يمكن قياس ضبط مجموعة الخشنة عن طريق قياس قوة بوصفها وظيفة من الطول الموجي (باستخدام wavemeter، مستوحد اللون، أو الطيف الضوئي محلل)، في حين ضبط الليزر عبر حدوده باستخدام صريف. يتم قياس الهيب وضع حر ضبط مجموعة عموما باستخدام المسح تجويف فابري بيرو حيث يمكن الكشف عن الهيب الوضع كما قفزة متقطع في التردد.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="870">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="94" rowspan="3" style="height:94px;width:253px;">Laser Diode 
			(Rubidium, 780nm)</td>
			<td rowspan="3" style="width:181px;">Roithner</td>
			<td rowspan="3" style="width:195px;">ADL-78901TX</td>
			<td rowspan="3" style="width:241px;">Various wavelengths, powers, case sizes and AR coatings are available (Thor Labs, Eagle Yard Photonics, Rothnier)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="53">
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:253px;">Diffraction Grating 
			(Rubidium, 780nm)</td>
			<td style="width:181px;">Newport</td>
			<td><a href="http://search.newport.com/?q=*&amp;x2=sku&amp;q2=05HG1800-500-1">05HG1800-500-1&#160;</a></td>
			<td style="width:241px;">Holographic or rullered 
			&#160;(Optional blazing) 
			(Thor Labs, Newport)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Viewing Card</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>VRC5</td>
			<td style="width:241px;">Infared viewing card</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:253px;">Diode&#160; Lens</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>C330TME-B</td>
			<td>Coated for 780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:253px;">Glass Wedge</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>PS814</td>
			<td>10 &#176; wedge</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">1/2 Waveplate</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>WPH10M-780</td>
			<td style="width:241px;">780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">1/4 Waveplate</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>WPQ10M-780</td>
			<td style="width:241px;">780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Rotation mounts</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td style="width:195px;">RSP1C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">PBS</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td style="width:195px;">PBS252</td>
			<td style="width:241px;">780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Isolator</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td style="width:195px;">IO-5-780-HP</td>
			<td style="width:241px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Vapor Cell</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td><a href="http://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=GC25075-RB">GC25075-RB</a></td>
			<td>Rubidium&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Photo Detector</td>
			<td style="width:181px;">Moglabs</td>
			<td>PDD-001-400-1100-&#955;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Scope</td>
			<td style="width:181px;">Tektronix</td>
			<td style="width:195px;">TDS1001B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="78">
			<td height="78" style="height:78px;width:253px;">Wavemeter</td>
			<td style="width:181px;">Yokogawa</td>
			<td style="width:195px;">AQ-6515A</td>
			<td style="width:241px;">We use an optical spectrum analyzer but a cheaper wavemeter would also be sufficient</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Electronic spectrum analyzer</td>
			<td style="width:181px;">Agilent</td>
			<td style="width:195px;">E4411B</td>
			<td style="width:241px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">&#160;IR Viewer</td>
			<td style="width:181px;">FJW Optical Systems Inc</td>
			<td>84499A-5</td>
			<td style="width:241px;">Infared viewer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction and characterization of external cavity diode lasers for atomic physics

منذ تنميتها في أواخر 1980s، ورخيصة وموثوقة ليزر ديود تجويف خارجي (ECDLs) قد حلت محل الصبغة التقليدية معقدة ومكلفة والليزر التيتانيوم الياقوت مثل الليزر العمود الفقري لمختبرات الفيزياء الذرية 1،2. تعدد استعمالاتها واستخدام وافرة في جميع أنحاء الفيزياء الذرية في تطبيقات مثل التحليل الطيفي امتصاص الليزر والتبريد 1،2 يحتم على الطلبة الجدد لاكتساب فهم عملي لهذه الشركة ليزر. يبني هذا المنشور على العمل المنوي بواسطة يمان 3، وتحديث المكونات، وتوفير شريط فيديو تعليمي. سيتم وصف الإعداد، قفل التردد والأداء توصيف لECDL. مناقشة اختيار عنصر والتركيب الصحيح لكل من الثنائيات وحواجز شبكية، والعوامل التي تؤثر على اختيار واسطة داخل تجويف، المحاذاة الصحيحة للتغذية الراجعة الخارجية المثلى، والإعداد البصريات لقياس التردد الحساسة الخشنة وغرامة، لمحة موجزة عن locki الليزريتم تضمين تقنيات نانوغرام، والقياسات linewidth الليزر.

هناك 5 خطوات رئيسية تشارك في مواءمة، قفل تردد وتميز linewidth من ECDL. وهذه هي: الحصول على التغذية المرتدة من صريف واستخدام هذا لضبط تردد ECDL الخشنة يقاس على wavemeter، ومراقبة امتصاص الليزر في الخلية المرجعية، وعرض الانتقال الذرية مع قرار حول linewidth الطبيعية في الإعداد المشبعة امتصاص الطيفي، الحصول على إشارة خطأ حول التحول المطلوب وتأمين لها، ومراقبة أخيرا فازت علما اثنين من أشعة الليزر وقياس linewidth الليزر. اكتمال خطوة واحدة بنجاح، مسلي إلى حد ما عند الطول الموجي للقراءة على wavemeter يتوافق مع انتقال ذرية من الفائدة. عند محاولة تحقيق الاستيعاب في الخلية المرجعية، ويمكن رؤية الإزهار على طول مسار الشعاع في الخلية مع المشاهد الأشعة تحت الحمراء عند ضرب التحول. إذا كان ECDL يتم تفحص الخلية وميض. قد يكون من الصعب إشارة امتصاص المشبعة إلى بقعة عرج<html> ن مواءمة أولا لأن خطوط النقل قد تكون صغيرة جدا بالمقارنة مع ذروة امتصاص دوبلر. عندما القمم، على غرار تلك التي تظهر في الشكل 4، ويمكن أن ينظر إليه، ونظام امتصاص المشبعة تعمل بشكل صحيح. عن طريق ضبط مرحلة المسح والمعلمات ينبغي الحصول على إشارة خطأ مشابهة لما هو موضح في الشكل (4). من أجل قياس linewidth ECDL فمن الضروري الحصول على إشارة ضربات بين شعاعين. كما أصبح الحزم أكثر وأكثر تتداخل ستبدأ موجة جيبية لتظهر، كما رأينا على نطاق من كاشف الصورة. الحفاظ على التوفيق حتى التناقض بين العقد والعقد المضادة للهو أكبر. عندما يتم تمرير إشارة ثم فاز من خلال تحليل الطيف الإلكترونية إشارة مماثلة إلى الشكل 6 ينبغي أن ينظر إليه. يمكن قياس linewidth الليزر من هذه الإشارة. يمكن أن ينظر إلى الإعداد البصريات كاملة في الشكل 1. <img alt="&lt;/ HTML">&quot;الشكل 1&quot; لل: محتوى العرض = &quot;5IN&quot; FO: SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51184/51184fig1highres.jpg&quot; سرك = &quot;/ files/ftp_upload/51184/51184fig1.jpg&quot; /&gt; . الرقم 1 البصريات كاملة الإعداد وهذا مثال من الإعداد البصريات كاملة لنظام ECDL ناقش ج: هذا يدل على التكوين Littrow من ECDL. وهناك نسبة diffracted، وعادة 20-30٪ من الحادث شعاع على صريف مرة أخرى في الصمام الثنائي. زاوية الحيود وزاوية انعكاس متساوية. هي التي شنت صريف إلى مرحلة ضبط والذي يستخدم بيزو للسيطرة على زاوية صريف B: شعاع الناتج من ليزر ديود هو حادث على صريف في زاوية θ مع النظام 0 المنعكس وحيود 1 شارع أجل إعادتهم على طول مسار شعاع الحادث. ونظرا لطول موجة الضوء diffracted التي كتبها λ = 2 د (θ) الخطيئة في التكوين Littrow C: الموضع، وتوجه بصريolator للحد من ردود الفعل غير المرغوب فيه ليزر ديود D: شعاع خرج من مربع الليزر يمر عبر waveplate λ / 2 وبرنامج تلفزيوني ويتم محاذاة إلى wavemeter. السلطة في الحزم وينعكس تنتقل يمكن تعديلها عن طريق تناوب waveplate E: خط الشعاع يستخدم لتجربة. سيحتوي هذا الخط غالبية قوة الليزر F: تمرير شعاع المرجعية عند أو فوق شدة التشبع من خلال برنامج تلفزيوني، λ / 4 waveplate، خلية الغاز المرجعية، والرجعية تعكس مرة أخرى على برنامج تلفزيوني. من المهم أن شعاعين وتتداخل بشكل جيد للحصول على التحليل الطيفي التشبع المناسبة. سوف waveplate ضمان استقطاب الضوء على سيتم استدارة 90 درجة من شعاع الحادث والسماح لها للخروج من الميناء الآخر من الخائن شعاع الرجعية ينعكس شعاع. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51184/51184fig1highres.jpg" target="_blank">انقر هنا لعرض أكبر ايماج</a>ه. <img alt="الرقم 2" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig2highres.jpg" width="200" /> والرقم 2. يزر دائرة حماية الصمام الثنائي. مثال دائرة حماية ليزر ديود الحالية. R 1 و 1 C شكل دائرة RC الأساسية وتصفية الضوضاء عالية التردد. D 1 و D 2 هي شوتكي والثنائيات زينر على التوالي. الصمام الثنائي شوتكي، والذي لديه وقت استجابة سريع، هو في مكان للحماية ضد الفولتية العكسي، والصمام الثنائي زينر، والذي لديه الوقت للاستجابة أبطأ، صمم للسماح لتمرير الحالية إذا أعلى من الثنائيات الليزر أقصى الجهد التشغيل، وبالتالي تجنب الأضرار التي لحقت ديود ليزر. سوف القيم النموذجية للمكونات تكون R 1 = 1 Ω، C 1 = 1 MF، D 1 = 30 V، D 2 = 6 خامسا القيم المختارة لR1 و C1 سوف تحد من عرض النطاق الترددي التشكيل الحالي للديود. وهذا قد يكون أقل منمثالية إذا كان يتم إنتاج إشارة الخطأ عبر تعديل الحالي بدلا من التشكيل زيمان مناقشتها. <img alt="الرقم 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51184/51184fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig3.jpg" /> . الرقم 3 المتنافسة وسائط في ECDL الأخضر:. العرض خط صريف أجل حيود ≈ 50 غيغاهرتز تبعا لصريف الأحمر الصلبة: وضع تجويف داخلي ليزر ديود مع خط عرض 10 ميغاهيرتز و≈ المدى الطيفي حرة ≈ 80 غيغاهرتز . اندفاعة الأحمر: إن التجويف الداخلي من الصمام الثنائي المغلفة المضادة للانعكاس. وهذه الثنائيات لديها عرض الخط في نطاق نانومتر الأزرق: وسائط تجويف الخارجية مع عرض الخط من 500 كيلو هرتز ≈ والمدى الطيفي خالية من ≈ 5 غيغاهرتز. من تجويف الخارجية 3 سم طويلة. سوف ضبط زاوية صريف تحويل مركز المنحنى الأخضر والاشتراكية<html> multaneously تغيير طول تجويف الخارجية بدورها تحول منحنى الأزرق أيضا. سوف التكيف للتيار الصمام الثنائي ودرجة الحرارة تحويل المنحنيات الحمراء. <img alt="الرقم 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51184/51184fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig4.jpg" /> . الرقم 4 المشبعة طيف الامتصاص والمقابلة إشارة خطأ للالروبيديوم 87 المنحنى السفلى: قمم امتصاص المشبعة على قمة امتصاص دوبلر أوسع بكثير تشكلت من دوبلر الطيفي الحرة. المنحنى العلوي: إشارة خطأ لنظام امتصاص المشبعة المقابلة. التسميات أعلاه إشارة خطأ تتوافق مع التحول الذري (F → F &#39;). JPG &quot;/&gt; ملفوفة الرقم 5. زيمان لفائف. لفائف حول خلية بخار الروبيديوم المستخدمة في التشكيل زيمان. <img alt="الرقم 6" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51184/51184fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig6.jpg" /> الرقم 6. linewidth الليزر. المكتسبة إشارة من محلل الطيف من المذكرة نبض شكلت من قبل اثنين من الليزر مماثلة. من هذا الرقم، وفاز لديه تردد 206.24 ميغاهيرتز وlinewidth من 0.3 ميغاهرتز مع الوقت التكامل من 20 ميللي ثانية. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="635" style=";text-align:right;direction:rtl"><colgroup><col /><col /><col /></colgroup><tbody><tr height="24"><td height="24" style="height:24px;width:237px;"> الضوابط الحالية </td><td style="width:123px;"> نطاق </td><td style="width:275px;"> ضجيج </td></tr><tr height="21"><td heighر = &quot;21&quot; على غرار = &quot;الارتفاع: 21px؛&quot;&gt; ثور مختبرات: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC200CV </td><td> 0-20 مللي أمبير </td><td> &lt;1 أمبير (10 هرتز -10 ميغاهرتز) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC201CU </td><td> 0-100 مللي أمبير </td><td> &lt;0.2 أمبير (10 هرتز -10 ميغاهرتز) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC202C </td><td> 0-200 مللي أمبير </td><td> &lt;1.5 أمبير (10 هرتز -1 ميجا هرتز) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC205C </td><td> 0-500 مللي أمبير </td><td> &lt;3 أمبير (10 هرتز -1 ميجا هرتز) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> Moglabs: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-202 </td><td> 0-200 مللي أمبير </td><td> &lt;300 السلطة الفلسطينية / √ هرتز </td></tr><tr height="21"><td height="21" style= &quot;الارتفاع: 21px؛&quot;&gt; DLC-252 </td><td> 0-250 مللي أمبير </td><td> &lt;300 السلطة الفلسطينية / √ هرتز </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-502 </td><td> 0-500 مللي أمبير </td><td> &lt;300 السلطة الفلسطينية / √ هرتز </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> ستانفورد نظم البحوث: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC500 </td><td> 0-100 مللي أمبير </td><td> &lt;0.9 أمبير RMS (10 هرتز -1 ميجا هرتز) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC501 </td><td> 0-500 مللي أمبير </td><td> &lt;4.5 أمبير RMS (10 هرتز -1 ميجا هرتز) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> Toptica: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DCC 110/100 </td><td> 0-100 مللي أمبير </td><td> 200 غ RMS (5 هرتز، 1 ميغاهيرتز) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DCC 110/500 </td><td> 0-500 مللي أمبير </td><td> 1 أمبير RMS (5 هرتز، 1 ميغاهيرتز) </td></tr><tr height="24"><td height="24" style="height:24px;"> تحكم في درجة الحرارة </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> ثور مختبرات: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> TED200C </td><td> -45 إلى 145 درجة مئوية </td><td> ± 2 مللي كلفن </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> Moglabs: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-202 </td><td> -40 إلى 50 درجة مئوية </td><td> ± 5 كلفن </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-252 </td><td> -40 إلى 50 درجة مئوية </td><td> ± 5 كلفن </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-502 </td><td> -40 إلى 50 درجة مئوية </td><td> ± 5 كلفن </td> &lt;/ آر&gt; <tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> ستانفورد نظم البحوث: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC500 </td><td> -55 إلى 150 درجة مئوية </td><td> ± 2 مللي كلفن </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC501 </td><td> -55 إلى 150 درجة مئوية </td><td> ± 2 مللي كلفن </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> Toptica: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DTC 110 </td><td> 0-50 درجة مئوية </td><td> ± 2 مللي كلفن </td></tr></tbody></table> الجدول 1. ديود الحالي وتحكم في درجة الحرارة. الصمام الثنائي الحالي ودرجة الحرارة وحدات تحكم الشركات متعددة &#39;مع نطاقاتها ومستويات الضوضاء.

Watch this Scientific Journal Video about Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics at JoVE.com

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

هذا هو ورقة التعليمية لتوجيه البناء والتشخيص الليزر الخارجية تجويف الصمام الثنائي (ECDLs)، بما في ذلك اختيار عنصر والمواءمة البصرية، فضلا عن أساسيات التردد الطيفي المرجعية وlinewidth الليزر القياسات للتطبيقات في مجال الفيزياء الذرية.

البناء وتوصيف الخارجية تجويف ديود ليزر للفيزياء الذرية

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

construction-characterization-external-cavity-diode-lasers-for-atomic

Research

JoVE Journal

Engineering

27.4K Views.  The Australian National University.  هذا هو ورقة التعليمية لتوجيه البناء والتشخيص الليزر الخارجية تجويف الصمام الثنائي (ECDLs)، بما في ذلك اختيار عنصر والمواءمة البصرية، فضلا عن أساسيات التردد الطيفي المرجعية وlinewidth الليزر القياسات للتطبيقات في مجال الفيزياء الذرية. 

Video: Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

تصنيع وتوصيف الدليل الموجي الكريستال الضوئية الخفيفة بطيئة وتجاويف

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

بناء مجهر عالي الدقة مع التقليدية والتصوير المجسم قدرات ملائمة بصري

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

Sputter Growth and Characterization of Metamagnetic B2-ordered FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using sputtering techniques. Here we describe a method for preparing epitaxial thin films of B2-ordered FeRh by sputter deposition onto single crystal MgO substrates. Deposition at a slow rate onto a heated substrate allows time for the adatoms to both settle into a lattice with a well-defined epitaxial relationship with the substrate and also to find their proper places in the Fe and Rh sublattices of the B2 structure. The structure is conveniently characterized with X-ray reflectometry and diffraction and can be visualised directly using transmission electron micrograph cross-sections. B2-ordered FeRh exhibits an unusual metamagnetic phase transition: the ground state is antiferromagnetic but the alloy transforms into a ferromagnet on heating with a typical transition temperature of about 380 K. This is accompanied by a 1% volume expansion of the unit cell: isotropic in bulk, but laterally clamped in an epilayer. The presence of the antiferromagnetic ground state and the associated first order phase transition is very sensitive to the correct equiatomic stoichiometry and proper B2 ordering, and so is a convenient means to demonstrate the quality of the layers that can be deposited with this approach. We also give some examples of the various techniques by which the change in phase can be detected.

A method to prepare epitaxial layers of ordered alloys by sputtering is described. The B2-ordered FeRh compound is used as an example, as it displays a metamagnetic transition that depends sensitively on the degree of chemical order and the exact composition of the alloy.

تفل نمو وتوصيف Metamagnetic-B2 أمر FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

قياس وتحليل الهيدروجين الذرية والجزيئية الجزيئات ثنائية الذرة منظمة العمل العربية، C<sub&gt; 2</sub&gt;، CN، وتيو الأطياف الآتي الناجم عن انهيار الليزر الضوئية

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via stereotactic radiotherapy where positioning accuracy allows delivering very high doses per fraction in a small volume of the patient. Dosimetric measurements on medical accelerators are conventionally realized using air-filled ionization chambers. However, in small beams these are subject to nonnegligible perturbation effects. This study focuses on liquid ionization chambers, which offer advantages in terms of spatial resolution and low fluence perturbation. Ion recombination effects are investigated for the microLion detector (PTW) used with the Cyberknife system (Accuray). The method consists of performing a series of water tank measurements at different source-surface distances, and applying corrections to the liquid detector readings based on simultaneous gaseous detector measurements. This approach facilitates isolating the recombination effects arising from the high density of the liquid sensitive medium and obtaining correction factors to apply to the detector readings. The main difficulty resides in achieving a sufficient level of accuracy in the setup to be able to detect small changes in the chamber response.

A growing number of radiation therapy devices offer the advantage of delivering the dose through very small beams to the tumor, allowing for increased conformity and higher doses per fraction. Many different detectors can be used for the dosimetry of these small fields. In the present study, the effect of ion recombination is investigated for a liquid ionization chamber using a stereotactic radiation therapy system.

توصيف التوحد آثار في غرفة التأين السائل المستخدمة لقياس الجرعات الإشعاعية من مسرع مبضع

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions. Oxide interfaces exhibit a wide range of properties that can be controlled include conduction, piezoelectric behavior, ferromagnetism, superconductivity and nonlinear optical properties. Recently, methods for controlling these properties at extreme nanoscale dimensions have been discovered and developed. Here are described explicit step-by-step procedures for creating LaAlO3/SrTiO3 nanostructures using a reversible conductive atomic force microscopy technique. The processing steps for creating electrical contacts to the LaAlO3/SrTiO3 interface are first described. Conductive nanostructures are created by applying voltages to a conductive atomic force microscope tip and locally switching the LaAlO3/SrTiO3 interface to a conductive state. A versatile nanolithography toolkit has been developed expressly for the purpose of controlling the atomic force microscope (AFM) tip path and voltage. Then, these nanostructures are placed in a cryostat and transport measurements are performed. The procedures described here should be useful to others wishing to conduct research in oxide nanoelectronics.

Oxide nanostructures provide new opportunities for science and technology. The interfacial conductivity between LaAlO3 and SrTiO3 can be controlled with near-atomic precision using a conductive atomic force microscopy technique. The protocol for creating and measuring conductive nanostructures at LaAlO3/SrTiO3 interfaces is demonstrated.

الكتابة وانخفاض درجة الحرارة توصيف أكسيد النانو

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats &amp; Spheres

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial shape (i.e., surface figure), will converge to final surface figure with excellent surface quality under a fixed, unchanging set of polishing parameters in a single polishing iteration. In contrast, conventional full aperture polishing methods require multiple, often long, iterative cycles involving polishing, metrology and process changes to achieve the desired surface figure. The Convergent Polishing process is based on the concept of workpiece-lap height mismatch resulting in pressure differential that decreases with removal and results in the workpiece converging to the shape of the lap. The successful implementation of the Convergent Polishing process is a result of the combination of a number of technologies to remove all sources of non-uniform spatial material removal (except for workpiece-lap mismatch) for surface figure convergence and to reduce the number of rogue particles in the system for low scratch densities and low roughness. The Convergent Polishing process has been demonstrated for the fabrication of both flats and spheres of various shapes, sizes, and aspect ratios on various glass materials. The practical impact is that high quality optical components can be fabricated more rapidly, more repeatedly, with less metrology, and with less labor, resulting in lower unit costs. In this study, the Convergent Polishing protocol is specifically described for fabricating 26.5 cm square fused silica flats from a fine ground surface to a polished ~&#955;/2 surface figure after polishing 4 hr per surface on a 81 cm diameter polisher.

A novel optical polishing process, called &#8220;Convergent Polishing&#8221;, which enables faster, lower cost polishing, is described. Unlike conventional polishing processes, Convergent Polishing allows a glass workpiece to be polished in a single iteration and with high surface quality to its final surface figure without requiring changes to polishing parameters.

المتقاربة تلميع: بسيطة، عملية سريعة، فتحة كاملة تلميع عالية الجودة البصرية شقق و المجالات

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. The results of studies in which the etching current and the molarity of the NaOH solution used in the etching process were varied are presented. The investigation of the geometry of the tips, by imaging them with a scanning electron microscope, and by operating them in field emission mode is also described. The field emission tips produced are intended to be used as an electron beam source for ion production via electron impact ionization of background gas or vapor in Penning trap mass spectrometry applications.

A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.

الكهروكيميائية النقش وتوصيف نقاط شارب الميدان الانبعاثات الكترون تأثير التأين

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Resonance Fluorescence of an InGaAs Quantum Dot in a Planar Cavity Using Orthogonal Excitation and Detection

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). Resonant excitation without fluorescence detection &#8211; for example, a differential transmission measurement &#8211; can determine some properties of the emitting system, but does not allow applications or measurements based on the emitted photons. For example, the measurement of photon correlations, observation of the Mollow triplet, and realization of single photon sources all require collection of the fluorescence. Incoherent excitation with fluorescence detection &#8211; for example, above band-gap excitation &#8211; can be used to create single photon sources, but the disturbance of the environment due to the excitation reduces the indistinguishability of the photons. Single photon sources based on QDs will have to be resonantly excited to have high photon indistinguishability, and simultaneous collection of the photons will be necessary to make use of them. We demonstrate a method to resonantly excite a single QD embedded in a planar cavity by coupling the excitation beam into this cavity from the cleaved face of the sample while collecting the fluorescence along the sample&#39;s surface normal direction. By carefully matching the excitation beam to the waveguide mode of the cavity, the excitation light can couple into the cavity and interact with the QD. The scattered photons can couple to the Fabry-Perot mode of the cavity and escape in the surface normal direction. This method allows complete freedom in the detection polarization, but the excitation polarization is restricted by the propagation direction of the excitation beam. The fluorescence from the wetting layer provides a guide to align the collection path with respect to the excitation beam. The orthogonality of the excitation and detection modes enables resonant excitation of a single QD with negligible laser scattering background.

Resonant excitation of a single self-assembled quantum dot can be achieved using an excitation mode orthogonal to the fluorescence collection mode. We demonstrate a method using the waveguide and Fabry-Perot modes of a planar microcavity surrounding the quantum dots. The method allows complete freedom in the detection polarization.

صدى الأسفار نقطة الكم إينجاس في تجويف مستو متعامد الإثارة والكشف عنها باستخدام

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). ...

Production and Characterization of Vacuum Deposited Organic Light Emitting Diodes

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex donor-acceptor emitters is presented. With a step-by-step procedure, readers will be able to repeat and produce OLED devices based on simple organic emitters. A patterning procedure allowing the creation of personalized indium tin oxide (ITO) shape is shown. This is followed by the evaporation of all layers, encapsulation and characterization of each individual device. The end goal is to present a procedure that will give the opportunity to repeat the information presented in cited publication but also using different compounds and structures in order to prepare efficient OLEDs.

A protocol for the production of simple structured organic light-emitting diodes (OLEDs) is presented.

إنتاج وتوصيف لفراغ أودعت العضوية الضوء التي تنبعث منها الثنائيات

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex ...