Hochfluss-Atomquelle für Cold-Atom-Experimente
Die CASC – Cold Atom Source Cell von Infleqtion ist eine kompakte UHV-Komponente zur Erzeugung intensiver Strahlen lasergekühlter Atome. Sie wurde speziell für den Betrieb als 2D+ magneto-optische Falle (MOT) entwickelt und ermöglicht Atomflüsse in der Größenordnung von 10⁹ Atomen pro Sekunde.
Die CASC dient als Quelle für nachgeschaltete Cold-Atom-Experimente und lässt sich über einen standardisierten CF-Anschluss direkt in bestehende Ultrahochvakuum-Systeme integrieren. Die zugrunde liegende Architektur wird von Infleqtion auch in den bewährten Zwei-Kammer-Systemen RuBECi und doubleMOT eingesetzt.
2D+ MOT für hohe Atomflüsse
Die Cold Atom Source Cell ist für den Aufbau einer 2D+ MOT optimiert. Laserlicht und ein entsprechendes Magnetfeld kühlen die aus der integrierten Atomquelle austretenden Atome und formen einen gerichteten Strahl kalter Atome.
Typischerweise werden Atomflüsse von 1 × 10⁹ Atomen/s erreicht. Die longitudinale Austrittsgeschwindigkeit liegt abhängig von den verwendeten 2D-MOT-Laserparametern typischerweise zwischen 10 und 20 m/s. Der Atomstrahl besitzt eine typische Divergenz von etwa 4° Vollwinkel.
Integrierte differentielle Pumpstufe
Eine wesentliche Besonderheit der CASC ist die integrierte differentielle Druckstufe. Eine Siliziumplatte mit einer Apertur von 0,75 mm trennt den relativ höheren Betriebsdruck der 2D+ MOT vom nachgeschalteten UHV-Experiment.
Dadurch kann in der Source Cell eine für einen hohen Atomfluss geeignete Atomdichte erzeugt werden, während im angeschlossenen Science-Bereich wesentlich niedrigere Drücke für lange Speicher- und Kohärenzzeiten aufrechterhalten werden können.
Rubidium und Cäsium
Die CASC kann mit bis zu zwei vorinstallierten Alkali-Atomquellen ausgestattet werden. Verfügbar sind Konfigurationen für:
- Rubidium (Rb)
- Cäsium (Cs)
- zwei Rubidium-Quellen
- zwei Cäsium-Quellen
- kombinierte Rubidium-/Cäsium-Konfiguration
Damit kann die Atomquelle an unterschiedliche Cold-Atom-Experimente und Forschungsplattformen angepasst werden.
Kompakte UHV-Integration
Mit Abmessungen von nur 30 × 30 × 94,6 mm ist die CASC sehr kompakt aufgebaut. Der Vakuumanschluss erfolgt standardmäßig über einen DN16-CF-Flansch (1,33″); eine Adapterplatte auf 2,75″ ist ebenfalls verfügbar.
Die Konstruktion wird ohne Epoxide oder Glasfritten aufgebaut und kann bis 225 °C ausgeheizt werden. Dadurch eignet sich die Source Cell für anspruchsvolle UHV-Aufbauten in Forschung und Quantentechnologie.
Typische Anwendungen
- 2D+ magneto-optische Fallen
- Atomquellen für 3D-MOT-Systeme
- Bose-Einstein-Kondensation
- Cold- und Ultracold-Atom-Experimente
- Atominterferometrie
- Quantensensorik
- Neutralatom-Quantentechnologie
- Entwicklung kompakter Atomphysik-Systeme
CASC als Teil einer modularen Cold-Atom-Plattform
Die CASC kann mit weiteren Infleqtion-Komponenten zu einer modularen Atomquelle kombiniert werden. Dazu gehören insbesondere die 2D+ MOT Magnet Assembly sowie die photonisch integrierten Picas-Strahlführungssysteme.
Die Picas-Systeme stellen aus drei fasergekoppelten Lasereingängen die benötigte 2D+ MOT-Strahlgeometrie bereit und erreichen zusammen mit der CASC ebenfalls Atomflüsse von mehr als 10⁹ Atomen/s. Damit lässt sich eine weitgehend vorkonfigurierte Cold-Atom-Quelle aufbauen.
Soliton unterstützt Sie bei der Konfiguration der CASC sowie bei der Auswahl geeigneter Vakuum-, Magnet-, Optik- und Cold-Atom-Komponenten für Ihren Versuchsaufbau.
