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Robust and compact single-lens crossed-beam optical dipole trap for Bose-Einstein condensation in microgravity

Fieguth, Alexander und Bröckel, Igor und Kruse, Jens und Klempt, Carsten und Haase, Jan Simon und Hamann, Janina (2025) Robust and compact single-lens crossed-beam optical dipole trap for Bose-Einstein condensation in microgravity. EPJ Quantum Technology. Springer. doi: 10.1140/epjqt/s40507-025-00421-7. ISSN 2196-0763.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Kurzfassung

We present a novel concept for a compact and robust crossed-beam optical dipole trap (cODT) based on a single lens, designed for the efficient generation of Bose-Einstein condensates (BECs) under dynamic conditions. The system employs two independent two-dimensional acousto-optical deflectors (AODs) in combination with a single high-numerical-aperture lens to provide full three-dimensional control over the trap geometry, minimizing potential misalignments and ensuring long-term operational stability. By leveraging time-averaged potentials, rapid and efficient evaporative cooling sequences toward BECs are enabled. The functionality of the cODT under microgravity conditions has been successfully demonstrated in the Einstein-Elevator in Hannover, Germany, where the beam intersection was shown to remain stable throughout the microgravity phase of the flight. In addition, the system has been implemented in the sensor head of the INTENTAS project to verify BEC generation. Additional realization of one-, two-, and three-dimensional arrays of condensates through dynamic trap shaping was achieved. This versatile approach allows for advanced quantum sensing applications in mobile and space-based environments based on all-optical BECs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217265/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Robust and compact single-lens crossed-beam optical dipole trap for Bose-Einstein condensation in microgravity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fieguth, Alexanderalexander.fieguth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bröckel, Igorigor.broeckel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kruse, Jensjens.kruse (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klempt, Carstencarsten.klempt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2402-3162NICHT SPEZIFIZIERT
Haase, Jan SimonLeibniz-Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hamann, JaninaLeibniz-Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 September 2025
Erschienen in:EPJ Quantum Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1140/epjqt/s40507-025-00421-7
Verlag:Springer
ISSN:2196-0763
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Dipolfalle, Quantensensor, Atomfalle
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantenmetrologie unter Schwerelosigkeit (QUAMETUS)
Standort: Hannover
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Optische Frequenzmessung
Hinterlegt von: Fieguth, Alexander
Hinterlegt am:09 Okt 2025 09:33
Letzte Änderung:09 Okt 2025 09:33

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