用于获取量子信息的高NA透镜

本客户项目的目的是由波恩大学应用物理研究所开发荧光显微镜的透镜。项目重点是获取单个原子的量子信息,对封闭在光学晶格中的冷铯原子成像进行精确研究。asphericon为该系统开发和制造了高NA的aspheres,其由两个透镜组成,可以承受对温度和除气率的高要求。

项目详情

波恩大学应用物理研究所正在光学晶格中捕获的超冷铯原子成像和光学控制领域进行前所未有的空间分辨率研究。为了观察晶格中相隔500nm的每一个原子,研究人员需要具有高数值孔径(NA)的透镜。高NA成像系统的特点是<1mm的较短工作距离。透镜必须能够直接在超高真空(~10 -11mbar)中工作,可以在其中用激光束捕获和操纵原子。鉴于高真空要求(例如温度、除气率),在研究开始时,市场上没有此类型的系统。因此,研究所本身开发并确定了双透镜系统的特性。asphericon开发并制造了该系统所需的标称NA为0.92的非球面透镜。经过彻底公差分析后,所有偏差都以使其超过制造公差至少一个数量级的方式进行选择。

项目实现

由N-SF10制成的两个透镜都由asphericon制造,并放置在陶瓷底座(Al 2O 3)中。通过使用点扩散函数的测量来表征光功率。由于透镜的高NA,这使用由铝涂覆、直径仅为100nm的锥形光纤尖端发射的圆偏振光进行。通过本方法,可以表明透镜在全NA下的性能受衍射限制(Strehl比>0.8),这首先可以归因于光学表面的高质量。

物镜结构

物镜包括: (1)Ø25mm的非球面, (2)Ø20mm的球面,以及 (3)陶瓷底座。

表征设置

由SNOM光纤尖端发射的光通过具有高NA的透镜准直并聚焦在CCD相机上。

波恩大学应用物理研究所光学元件一览:

  • 开发和生产独特非球面透镜(NA=0.92),可用于温度波动较大的超高真空
  • 生产Strehl=0.99的复杂透镜设计

Further information: C. Robens, S. Brakhane, W. Alt, F. Kleißler, D. Meschede, G. Moon, G. Ramola, A. Alberti: „High numerical aperture (NA = 0.92) objective lens for imaging and addressing of cold atoms“, In: Optics Letters, Vol. 42 (2017), Issue 6, pp. 1043-1046

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