Building blocks for efficient light-matter interaction in free space

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2014-12-22
Issue Year
2014
Authors
Golla, Andrea
Editor
Abstract

The interaction of light with a single atomic ion in free space can be enhanced to maximum efficiency by matching the light field to the radiation pattern of the ion. The present thesis describes the experimental realization of such a light mode. To this end a radially polarized doughnut beam is focused by a parabolic mirror. At the focus of the parabolic mirror a single ytterbium ion is located using a novel kind of ion trap. The construction and successful implementation of this parabolic-mirror trap is described in detail. Additionally, first experiments on the interaction with a doughnut beam focused from half the solid angle on the ion are shown.

Abstract

Die Wechselwirkung von Licht mit einem atomaren Ion im freien Raum ist mit hoher Effizienz realisierbar, wenn das eingestrahlte Lichtfeld an die Emissionseigenschaften des Ions angepasst wird. Die vorliegende Arbeit beschreibt die experimentelle Realisierung einer solchen Lichtmode. Hierzu wird ein radial polarisierter Doughnutstrahl mit einem Parabolspiegel fokussiert. Im Fokus des Parabolspiegels wird ein einziges Ytterbiumion mit Hilfe einer neuartigen Ionenfalle lokalisiert. Es werden sowohl der Bau dieser Parabolspiegelfalle, als auch deren erfolgreiche Inbetriebnahme detailliert beschrieben. Des Weiteren werden erste Experimente der Licht-Materie-Wechselwirkung diskutiert, bei denen der erzeugte Doughnutstrahl vom halben Raumwinkel auf das Ion fokussiert wird.

DOI
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