dc.contributor.author
Ağanoğlu, Ruzin
dc.date.accessioned
2018-06-07T20:27:53Z
dc.date.available
2012-02-14T13:03:37.833Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6872
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-11071
dc.description.abstract
In this work, the coherence properties of the matter is studied in the frame
of photoassociation of ultracold alkali atoms by using short and ultrashort
laser pulses. Ultracold can be described with temperatures below 100 microK.
When energy approaches the ultracold regime, quantum properties of matter
becomes visible. In this regime matter such as atoms and molecules show wave
properties. Coherent control employs the wave properties of matter to steer a
physical process toward a desired target. It can be implemented with coherent
radiation such as laser light. In particular, femtosecond laser pulses can be
shaped. They thus have become a standard tool for coherent control. Since
matter shows its wave properties most clearly at ultralow temperatures,
ultracold matter represents the perfect object for coherent control. In the
other hand using incoherent fields on ultracold matter does not give us good
opportunities to drive quantum properties of it. In this work, it is aimed to
bring together ultracold and ultrafast regimes in the frame of
photoassociation. Photoassociation, excitation of two colliding atoms by laser
light creates very weakly bound molecules. In the first part of this study,
femtosecond photoassociation experiments are simulated. In these experiments
and simulations, the broad spectrum of the femtosecond pulses addressing both
atomic and molecular transitions is manipulated in a way to prevent the atomic
transitions and to promote the molecular transitions. Then the effect of chirp
and the effect of additional phase to the pulse are examined. Excited and
ground state population are monitored by carrying out quantum dynamical
simulations. The driving ultrafast dipole dynamics are presented. The
photoassociation rate is limited by the low initial atomic pair density at
inter-nuclear separations where photoassociation is feasible. In the second
part of this study, a new scheme is proposed in order to manage this low pair
density by manipulating the shape resonances of the initial atom pair. A shape
resonance which is a metastable state occurs when some part of the
wavefunction of partial waves with J > 0 trapped by a rotational barrier shows
a bound structure in the closer internuclear distances where the rest of it
shows a scattering wavefunction behavior. Most of the shape resonances in
alkaline and alkaline earth metals occur typically at temperatures of a few
milli-Kelvin. Therefore, the thermal weight of a shape resonance at
photoassociation temperatures is quite small. By applying a non-resonant laser
to the system the energy of the resonant state is brought close to the
energies those corresponding to the photoassociation temperatures. Thus, the
thermal weight of a shape resonance is amplified and initial pair density is
enhanced. This effect is studied in both adiabatic and non-adiabatic time
scales with respect to the rotational period of the system, intensity effects
on the resonance energy and lifetime are presented.
de
dc.description.abstract
In dieser Arbeit werden die Kohärenz Eigenschaften der Materie im Rahmen der
Photoassoziation von ultrakalten Alkali-Atomen mit kurzen und ultrakurzen
Laserpulsen untersucht. Der ultrakalte Bereich kann mit Temperaturen unterhalb
von 100 microK beschrieben werden. Wenn die relevante Energien in der Nähe des
ultrakalten Regimes ist, werden Quanten-Eigenschaften der Materie sichtbar. In
diesem Regime zeigt Materie, wie Atome und Moleküle, Welleneigenschaften.
Kohärente Kontrolle benutzt die Welleneigenschaften der Materie, um einen
physikalischen Prozess in Richtung eines gewünschten Ziels zu lenken. Das kann
mit kohärenter Strahlung wie Laser-Licht realisiert werden. Insbesondere
können Femtosekunden-Laserpulse geformt werden. Sie sind damit zu einem
Standardwerkzeug für kohärente Kontrolle geworden. Da die Materie ihre
Welleneigenschaften am deutlichsten bei extrem niedrigen Temperaturen zeigt,
stellt ultrakalte Materie das perfekte Objekt für kohärente Kontrolle dar. Die
Verwendung inkohärenter Felder auf ultrakalte Materie gibt uns keine gute
Möglichkeiten, ihre Quanten-Eigenschaften zu kontrollieren. Das Ziel dieser
Arbeit ist es, ultrakalte und ultraschnelle Regime im Rahmen der
Photoassoziation zusammen zu bringen. Photoassoziation, d.h. die Anregung von
zwei kollidierenden Atomen durch Laserlicht, erzeugt sehr schwach gebundene
Moleküle. Im ersten Teil dieser Arbeit sind Femtosekunden-Photoassoziation-
Experimente simuliert worden. In diesen Experimenten und Simulationen wird das
breite Spektrumder Femtosekunden-Pulse, sowohl atomarer als auch molekularer
übergänge, so manipuliert, dass atomaren übergänge verhindert und die
molekularen übergänge gefördert werden. Dann werden die Wirkung von Chirp und
der Effekt der zusätzlichen Phase auf den Puls untersucht. Die Population im
angeregten Zustand und im Grundzustand wird mit Hilfe von Quantendynamischen
Simulationen überprüft. Die treibende ultraschnelle Dipol-Dynamik wird
vorgestellt. Die Photoassoziation-Rate wird begrenzt durch die niedrige
anfängliche Dichte von atomare Paaren mit einem Atomabstand, bei dem die
Photoassoziation durchf ührbar ist. Im zweiten Teil dieser Arbeit untersuchen
wir eine neue Methode, welche Shape-Resonanzen benutzt, um die Dichte von
atomaren Paaren mit demrichtigen Abstand für Photoassoziation, zu erhöhen.
Eine Shape-Resonanz ist ein metastabiler Zustand, welcher auftritt wenn ein
Teil der Wellenfunktion die Rotationsbarriere bei J>0 überkommt, und einen
gebundene Zustand bildet, wahernd der andere Teil der Wellenfunktion von der
Barriere gestreut wird. Die meisten der Shape-Resonanzen in alkalischen und
Erdalkalimetallen treten typischerweise bei Temperaturen von wenigen Milli-
Kelvin auf. Deshalb ist das thermische Gewicht einer Shape-Resonanz bei
Photoassoziation-Temperaturen recht klein. Durch Anlegen eines nicht-
resonanten Lasers an das System wird die Energie des resonanten Zustands in
die Nähe der Energien gebracht, bei der Photoassoziation geschehen kann. Somit
werden das thermische Gewicht einer Shape-Resonanz verstärkt und die
anfängliche Paar-Dichte erhöht. Dieser Effekt wird sowohl auf adiabatischen
als auch nicht-adiabatische Zeitskalen in Bezug auf die Rotationsperiode des
Systems untersucht. Intensitätsauswirkungen auf die Resonanz-Energie und die
Lebensdauer werden vorgestellt.
de
dc.format.extent
XXI, 113 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
quantum optics
dc.subject
ultracold atoms and molecules
dc.subject
coherent control
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik
dc.title
Coherent control of photoassociation
dc.contributor.firstReferee
Dr. Roland Mitrić
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Christiane Koch
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Bretistav Friedrich
dc.contributor.furtherReferee
Dr. Beate Schattat
dc.date.accepted
2012-01-23
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000036148-1
dc.title.translated
Kohärente Kontrolle der Photoassoziation
en
refubium.affiliation
Physik
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000036148
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000010697
dcterms.accessRights.dnb
free
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open access