Bonn 2000 – scientific programme

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Q: Quantenoptik

Q 33: Laserspektroskopie I

Q 33.7: Talk

Thursday, April 6, 2000, 16:00–16:15, HS XVI

Pikotesla-Magnetometrie mit kohärenten Dunkelzuständen — •W. Kemp, C. Affolderbach, S. Knappe, A. Nagel, M. Stähler und R. Wynands — Institut für Angewandte Physik, Universität Bonn, Wegelerstraße 8, 53115 Bonn

Bei der Spektroskopie kohärenter Dunkelzustände in thermischen atomaren Dämpfen lassen sich bei Zugabe von Neon als Puffergas Linienbreiten von unter 50 Hz beobachten, was eine hochpräzise Bestimmung der Resonanzfrequenzen ermöglicht. Die benötigten langlebigen Grundzustandskohärenzen können durch zwei phasenstabile Lichtfelder auf den D₂-Linien der untersuchten Alkalimetalle präpariert werden. Zur Erzeugung dieser Lichtfelder verwenden wir vertikalemittierende Diodenlaser (engl. VCSEL) mit Modulationsbandbreiten von 10 GHz, was eine direkte Modulation des Injektionsstroms mit 3,0, 6,8 und 9,2 GHz erlaubt (Grundzustandsaufspaltung von ⁸⁵Rb, ⁸⁷Rb und Cs).

In einem Magnetfeld spalten die Dunkelresonanzen durch den Zeeman-Effekt in mehrere Komponenten auf, aus deren exakt vermessenen Resonanzfrequenzen sich nach der Breit-Rabi-Formel der Betrag der magnetischen Flußdichte bestimmen läßt. Wir präsentieren die experimentelle Realisierung eines solchen Magnetometers mit einer Nachweisgrenze für kleine Änderungen statischer Magnetfelder von 9,9 pT bei 0,3 s Zeitkonstante.