Holographic site-resolved detection of a 2D array of ultracold atoms
Final Report Abstract
Unsere experimentellen Daten überzeugen, dass die holographische Abbildungsmethode prinzipiell funktioniert, zumindest mit dem Lochgitter. Von besonderem Interesse war für uns als nächstes die Frage, wie klein die minimale Anzahl an gestreuten Photonen pro Loch ist, um das Loch mit hoher Wahrscheinlichkeit nachzuweisen. Bei Verringerung der Photonenzahl wird das Lochmustersignal generell zunehmend schwächer, bis es irgendwann kleiner als das Untergrundrauschen durch Photon-Shotnoise wird. Dies bestimmt die kritische Photonenzahl. Ferner untersuchten wir, wie diese kritische Photonenzahl von weiteren Parametern, wie z.B. [1] der numerischen Apertur, mit der das Objektiv die Lochmaske sieht; [2] der Anzahl der Löcher in der Lochblende; [3] des Einfallswinkels des Referenzstrahls relativ zur optischen Achse; [4] der Beleuchtungszeit der Lochblende (Einfluss akustischer Schwingungen)abhängt. Diese Ergebnisse wurden dokumentiert und diskutiert. Ein zentrales, vorläufiges Ergebnis unserer bisherigen Experimente ist: Nach Optimierung benötigten wir ≈ 300 gestreute Photonen pro Loch, um das Loch mit 96 % Wahrscheinlichkeit nachzuweisen. Diese Zahl ist zwar schon relativ niedrig, aber im Vergleich zu unseren neuesten theoretischen Abschätzungen noch einen Faktor 10 höher als erwartet. In der Zukunft möchten wir der Diskrepanz des Faktors 10 zwischen den experimentell und theoretisch benötigten Photonenzahlen bei einer 96 % Nachweiswahrscheinlichkeit auf den Grund gehen.
Publications
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Holographic imaging of an array of submicron light scatterers at low photon numbers. Applied Physics B, 129(11).
Kölle, Sebastian; Jäger, Manuel; Müller, Markus; Schoch, Wladimir; Limmer, Wolfgang & Denschlag, Johannes Hecker
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Dissertation, Pair correlations in strongly interacting Fermi gases, Inustitut für Quantenmaterie, Universität Ulm
Jäger, Manuel
