Verfügbarkeit: Laser physics at the limits

Laser physics at the limits:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Format:	Buch
Sprache:	English
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer 2002
Schriftenreihe:	Physics and astronomy online library
Schlagworte:	Horloges atomiques Lasers Spectroscopie laser Atomic clocks Laser spectroscopy Laser Aufsatzsammlung
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXXIV, 522 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3540424180

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Datensatz im Suchindex

_version_	1806142870417047552
adam_text	CONTENTS LIST OF CONTRIBUTORS . XXV PART I ATOMIC AND OPTICAL CLOCKS APPLICATION OF ATOMIC CLOCKS NORMAN F. RAMSEY . 3 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 APPLICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1 SPECTROSCOPY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 VERY LONG BASELINE INTERFEROMETRY (VLBI) IN RADIO ASTRONOMY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.3 PULSAR PERIODS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.4 VARIABILITY OFEARTHS ROTATION RATE AND OF OTHER PERIODIC PHENOMENA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.5 TESTS OFCONSTANCY OFTHE FINE STRUCTURE CONSTANT, . . . . . . . 5 2.6 PRECISION NAVIGATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.7 EARTHS CRUSTAL DYNAMICS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.8 NAVIGATION IN OUTER SPACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.9 EXPRESSIONS OFOTHER PHYSICAL QUANTITIES IN TERMS OFTIME . . 7 2.10 TESTS OF THE SPECIAL AND GENERAL THEORIES OF RELATIVITY . . . . . . 7 3 CONCLUSIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ACHIEVEMENTS IN OPTICAL FREQUENCY METROLOGY THOMAS UDEM AND ALLISTER I. FERGUSON . 9 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 THE TRADITIONAL WAY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3 NEW ATTEMPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4 THE COMB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5 THE PREHISTORY OF THE LASER COMB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 6 THE RETURN OF THE PULSED LASER COMB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 7 FINALLY, THE BREAKTHROUGH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 XII CONTENTS 8 THE PLUG & PLAY OPTICAL SYNTHESIZER! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 9 THE ALL-OPTICAL CLOCK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 10 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 TOWARDS AN OPTICAL HYDROGEN CLOCK LORENZ WILLMANN AND DANIEL KLEPPNER . 23 1 RESEARCH ON TRAPPED HYDROGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2 HIGH-RESOLUTION SPECTROSCOPY OF ULTRACOLD HYDROGEN . . . . . . . . . . . . 24 2.1 COLD COLLISION FREQUENCY SHIFT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2 2 S NS TRANSITIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3 AN OPTICAL HYDROGEN FREQUENCY STANDARD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1 THE ULTIMATE PRECISION: A TWO-PHOTON LASER CLOCK . . . . . . . . . 29 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 METHANE FREQUENCY STANDARD FOR PRECISION MEASUREMENTS SERGEY N. BAGAYEV AND ALEXANDER K. DMITRIYEV . 33 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2 PRINCIPLES OFOPERATION AND PARAMETERS OF THE FREQUENCY STANDARD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3 LASER FREQUENCY STANDARDS WITH AN INTRACAVITY MIRROR TELESCOPIC LIGHT BEAM EXPANDER . . . . . . 38 4 PROSPECTS F OR IMPROVING THE METHANE STANDARD . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 THE PARAMETRIC FREQUENCY-INTERVAL DIVIDER HARALD R. TELLE AND BURGHARD LIPPHARDT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2 PRINCIPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3 DIVISION OF OPTICAL FREQUENCY INTERVALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 EXTERNAL LASER STABILIZATION JOHN L. HALL . 51 1 THE PERPETUAL QUEST FOR BETTER RESOLUTION AND THE REQUIRED NARROW LASER LINEWIDTHS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2 THE DYE LASERS FAST-CHANGING FREQUENCY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3 THEODOR BUYS THE SPEED REQUIREMENT THE A POSTERIORI EXTERNAL LASER CORRECTION SCHEME . . . . . . . . . . . . . . . 53 4 ADDING THE EXTERNAL EOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5 DOUBLY CORRECTING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 CONTENTS XIII 6 A DELAY LINE CAN SPEED THINGS UP? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 7 ANALYSIS NEEDED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 8 THEODOR GETS PROGRAMMING FEVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 9 THE SUMMARY OF THIS EPOCH IS TWO-FOLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 10 A STILL BETTER WAY? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 MINIATURIZED LASER MAGNETOMETERS AND CLOCKS ROBERT WYNANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2 OPERATING PRINCIPLE: DARK-LINE RESONANCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3 ATOMIC CLOCKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1 EXPERIMENTAL SETUP F OR THE CLOCK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2 ATOMIC CLOCK RESULTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4 MAGNETOMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.1 EXPERIMENTAL SETUP F OR THE MAGNETOMETER . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5 GRADIOMETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 PART II AT THE LIMITS OF HIGH RESOLUTION SPECTROSCOPY HIGH-NOISE, LOW-RESOLUTION SPECTROSCOPY STEVEN CHU . 81 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 TWO-PHOTON SPECTROSCOPY OF HYDROGEN FRAN¸ COIS BIRABEN AND LUCILE JULIEN . 97 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 2 THE 1S2S TRANSITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3 SPECTROSCOPY OFTHE 2S N S AND 2S* N D TRANSITIONS . . . . . . . . . . . . . . . 100 4 THE RYDBERG CONSTANT TODAY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5 CONCLUSION AND PROSPECTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 PRECISION SPECTROSCOPY ON THE LYMAN- * TRANSITIONS OF H AND HE KJELD S.E. EIKEMA, WIM UBACHS, WIM VASSEN, AND WIM HOGERVORST . 107 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 2 THE 1 S 2 P LYMAN- TRANSITION IN HYDROGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 3 THE 1 1 S 2 1 P LYMAN- TRANSITION IN HELIUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 XIV CONTENTS 4 OUTLOOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 TOWARDS LASER SPECTROSCOPY OF ANTIHYDROGEN JOCHEN WALZ . 115 1 THE ANTIPROTON DECELERATOR (AD) AT CERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 2 THE ANTIHYDROGEN TRAP (ATRAP) EXPERIMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 3 SOURCE OFCONTINUOUS COHERENT LYMAN- * RADIATION . . . . . . . . . . . . . . 119 4 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 RAMSEYFICATION OF THE RESONANT NONLINEAR FARADAY EFFECT ANTOINE WEIS . 123 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 2 THE RESONANT LINEAR FARADAY EFFECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3 THE RESONANT NONLINEAR FARADAY EFFECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 3.1 LINE SHAPE AND STRENGTH OF THE NLFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 3.2 FARADAYRAMSEY SPECTROSCOPY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 4 APPLICATIONS OF FARADAYRAMSEY SPECTROSCOPY . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 4.1 LINEAR STARK EFFECT: THE AHARONOVCASHER PHASE SHIF T . . . . . . . 128 4.2 MEASUREMENT OFELECTRIC TENSOR POLARIZABILITIES IN THE ALKALIS . 129 5 PERSONAL REMARKS AND ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 SENSITIVE DETECTION TECHNIQUES OF LASER OVERTONE SPECTROSCOPY WOLFGANG DEMTR¨ ODER AND THORSTEN PLATZ . 131 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 2 EXPERIMENTAL SETUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 3 MEASUREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 4 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 MULTIPLE-BEAM ATOM INTERFEROMETRY: AN OVERVIEW MICHAEL MEI, SILE NIC CHORMAIC, SEBASTIAN FRAY, AND MARTIN WEITZ . 141 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 2 MULTIPLE-BEAM ATOM INTERF EROMETRY: INITIAL EXPERIMENTS . . . . . . . . . 142 3 GENERALIZED AHARONOVBOHM PHASE SHIF TS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 4 STUDIES OF CONTROLLED DECOHERENCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 5 MULTIPLE-BEAM ATOM INTERFEROMETRY WITH COLD ATOMS AND INTENSE PULSES OF LIGHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 6 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 CONTENTS XV PART III PRECISION INVESTIGATIONS OF FUNDAMENTAL PHYSICAL PROBLEMS PURSUING FUNDAMENTAL PHYSICS WITH NOVEL LASER TECHNOLOGY CARL E. WIEMAN . 155 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 PRECISION OPTICAL MEASUREMENTS AND FUNDAMENTAL CONSTANTS SAVELY G. KARSHENBOIM . 165 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 2 RYDBERG CONSTANT AND THE LAMB SHIF T IN THE HYDROGEN ATOM. . . . . 166 3 OPTICAL MEASUREMENTS AND VARIATION OFTHE FUNDAMENTAL CONSTANTS WITH TIME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 4 SUMMARY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 ACKNOWLEDGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 QUANTUM ELECTRODYNAMICS AND ALL THAT KRZYSZTOFPACHUCKI . 177 1 BASICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 2 HYDROGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 3 BEYOND QED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 LASERS TO TEST FUNDAMENTAL PHYSICS IN SPACE REINALD KALLENBACH . 181 1 FUNDAMENTAL PHYSICS IN SPACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 2 DIRECT DETECTION OF GRAVITATIONAL WAVES IN SPACE . . . . . . . . . . . . . . . . 185 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 MEASURING THE BIREFRINGENCE OF THE QED VACUUM SIU AU LEE AND WILLIAM M. FAIRBANK, JR. . 189 1 BIREF RINGENCE OF THE QED VACUUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 2 EXPERIMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 2.1 FIRST-GENERATION EXPERIMENT: BNL 840 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 2.2 SECOND-GENERATION EXPERIMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 3 NEXT GENERATION: LIGHT BY LIGHT SCATTERING WITH FEMTOSECOND LASERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 4 REMARKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 XVI CONTENTS OBSERVING MECHANICAL DISSIPATION IN QUANTUM VACUUM: AN EXPERIMENTAL CHALLENGE ASTRID LAMBRECHT . 197 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 2 AN INTERPRETATION IN TERMS OF PARAMETRIC PROCESSES . . . . . . . . . . . . . 199 3 GENERAL TREATMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 4 SIGNATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 5 DISCUSSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 PRECISION IN LENGTH GERD LEUCHS . 209 1 PROLOGUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 2 THE BEAM SPLITTER * THE HEART OF EACH INTERFEROMETER . . . . . . . . . . . . . 210 3 PICTORIAL REPRESENTATION OF THE FIELD VARIABLES USING ARROWS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 4 INTERFEROMETER OPERATING WITH A COHERENT STATE AND SQUEEZED VACUUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 5 INTERFEROMETER OPERATING WITH INTENSE AMPLITUDE-SQUEEZED BEAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 PART IV COLD ATOMS AND IONS PROBING AN OPTICAL FIELD WITH ATOMIC RESOLUTION GERHARD R. GUTHOEHRLEIN, MATTHIAS KELLER, WOLFGANG LANGE , AND HERBERT WALTHER . 225 1 PROLOGUE .225 2 INTRODUCTION.225 3 EXPERIMENT.226 4 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 FROM SPECTRAL RELAXATION TO QUANTIFIED DECOHERENCE CHRISTOPH BALZER, THILO HANNEMANN, DIRK REISS, WERNER NEUHAUSER, PETER E. TOSCHEK, AND CHRISTOFWUNDERLICH . 233 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 CONTENTS XVII LASER COOLING OF TRAPPED IONS FERDINAND SCHMIDT-KALER, J¨ URGEN ESCHNER, RAINER BLATT, DIETRICH LEIBFRIED, CHRISTIAN ROOS, AND GIOVANNA MORIGI . 243 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 2 THE PRINCIPLE OF EIT COOLING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 3 LEVELS AND TRANSITIONS IN CA + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 4 EXPERIMENTAL SETUP F OR EIT COOLING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 5 MEASURING THE VIBRATIONAL QUANTUM STATE OF AN ION . . . . . . . . . . . . . 249 5.1 SETTING THE POWER LEVEL F OR THE EIT BEAMS . . . . . . . . . . . . . . . . 250 5.2 EIT COOLING EXPERIMENTAL PROCEDURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 5.3 COOLING RESULTS F OR A SINGLE MODE OF VIBRATION . . . . . . . . . . . . . 252 5.4 COOLING OF TWO MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 5.5 EIT COOLING OF LINEAR ION STRINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 6 SIDEBAND COOLING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 6.1 PRINCIPLE OF SIDEBAND COOLING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 6.2 EXPERIMENTAL PROCEDURE F OR SIDEBAND COOLING . . . . . . . . . . . . . . 256 6.3 SIDEBAND COOLING RESULTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 7 STATE ENGINEERING AND RABI OSCILLATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 8 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 CONDITIONAL SPIN RESONANCE WITH TRAPPED IONS CHRISTOFWUNDERLICH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 1 MOTIVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 2 TRAPPED IONS AND QIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 2.1 WHY IS OPTICAL RADIATION USED? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 2.2 SPIN RESONANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 3 A MODIFIED ION TRAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 3.1 ADDING A DRIVING FIELD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 3.2 SPIN RESONANCE WITH TRAPPED IONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 4 CONCLUDING REMARKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 FROM DIODE LASER TO ATOM LASER TILMAN ESSLINGER AND IMMANUEL BLOCH . 275 ACKNOWLEDGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 XVIII CONTENTS OPTICAL COMPONENTS FOR A ROBUST BOSEEINSTEIN CONDENSATION EXPERIMENT ENNIO ARIMONDO AND MARIA ALLEGRINI . 281 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 2 LASER SOURCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 2.1 DIODE LASERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 2.2 CESIUM D 1 LASER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 3 FREQUENCY LOCKING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 4 LASER COOLING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 5 CONCLUSIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 FROM ATOMS TO SINGLE BIOMOLECULES THROUGH BOSEEINSTEIN CONDENSATES: UN SALUTO DA FIRENZE PER THEODOR FRANCESCO CATALIOTTI, SVEN BURGER, PAOLO DE NATALE, CHIARA FORT, GIOVANNI GIUSFREDI, MASSIMO INGUSCIO, FRANCESCO MINARDI, PABLO CANCIO PASTOR, AND FRANCESCO PAVONE . 291 1 CONDENSATES IN AN OPTICAL LATTICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 2 OPTICAL AND MAGNETIC MANIPULATION OF SINGLE BIOMOLECULES . . . . . . . 295 3 HELIUM SPECTROSCOPY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 CAVITY COOLING WITH A HOT CAVITY VLADAN VULETI´ C . 305 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 2 CAVITY COOLING WITH AN INTRACAVITY GAIN MEDIUM . . . . . . . . . . . . . . . 306 2.1 CAVITY COOLING INSIDE A REGENERATIVE AMPLIFIER . . . . . . . . . . . . . 308 2.2 CAVITY COOLING INSIDE AN INJECTION-LOCKED LASER . . . . . . . . . . . . 309 2.3 LIMITATIONS TO CAVITY COOLING WITH INTRACAVITY GAIN DUE TO SPONTANEOUS-EMISSION NOISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 3 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 ZEEMAN-TUNED SLOWING: SURFING THE RESONANCE WAVE DAVID H. MCINTYRE, SHANNON K. MAYER, NANCY S. MINARIK, AND MARK H. SHROYER . 313 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 2 ZEEMAN-TUNED SLOWING BASICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 3 ZEEMAN-TUNED SLOWING EXPERIMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 4 ZEEMAN-TUNED SLOWING SIMULATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 5 EXPERIMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 CONTENTS XIX 6 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 ACKNOWLEDGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 A NEWAPPROACH FOR LASER COOLING OF CALCIUM ANDREAS HEMMERICH . 329 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 2 PRODUCTION OF PRECOOLED METASTABLE ATOMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 3 EXPERIMENTAL APPARATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 4 FLUX OF METASTABLE ATOMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 5 POSSIBLE LIMITATIONS BY COLD COLLISIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 6 MAGNETO-OPTICAL TRAP F OR METASTABLE ATOMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 7 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 8 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 9 EPILOG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 PART V NONLINEAR OPTICS AND SPECTROSCOPY THE DESIGN OF ENHANCEMENT CAVITIES FOR SECOND HARMONIC GENERATION TIM FREEGARDE AND CLAUS ZIMMERMANN . 345 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 2 RESONATOR GEOMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 3 DESIGN PROCEDURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 3.1 SELECTING THE NONLINEAR CRYSTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 3.2 DETERMINING THE REQUIRED RESONATOR BEAM . . . . . . . . . . . . . . . . 347 3.3 SOLVING THE RESONATOR EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 3.4 EXTRACTING THE CAVITY DIMENSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 3.5 MIRROR CURVATURE AND ANGLE OF INCIDENCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 RAMAN TECHNIQUE FOR FEMTOSECOND PULSE GENERATION STEPHEN E. HARRIS, ALEXEI V. SOKOLOV, DAVID R. WALKER, DENIZ D. YAVUZ, AND GUANG-YU YIN . 355 1 GENERATION BY PHASED AND ANTIPHASED MOLECULAR STATES . . . . . . . . . . 355 2 PHASE CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 2.1 LIGHT MODULATION AT MOLECULAR FREQUENCIES . . . . . . . . . . . . . . . . 358 2.2 PHASE-CONTROLLED MULTIPHOTON IONIZATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 3 MULTIPLICATIVE TECHNIQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 4 PROPAGATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 5 CONNECTIONS TO OTHER WORK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 XX CONTENTS HIGH-ORDER HARMONICS AND WHITE LIGHT: LOOKING FOR FRINGES AND FINDING MUCH MORE MARCO BELLINI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 2 SPECTROSCOPY WITH SEQUENCES OF PULSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 3 HIGH-ORDER HARMONICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 4 WHITE LIGHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 5 CONCLUSIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 MEV ELECTRONS AND POSITRONS FROM A FEMTOSECOND TABLE-TOP LASER SYSTEM KLAUS J. WITTE, GEORGE D. TSAKIRIS, CHRISTOPH GAHN, AND GEORG PRETZLER . 381 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 2 HIGH-INTENSITY LASER PULSE INTERACTION WITH AN UNDERDENSE PLASMA 382 2.1 SELF -FOCUSING AND CHANNEL FORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 2.2 ELECTRON ACCELERATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 3 GENERATION AND CHARACTERIZATION OF THE RELATIVISTIC ELECTRON BEAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 3.1 THE EXPERIMENTAL SETUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 3.2 EXPERIMENTAL RESULTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 4 PAIR CREATION AND POSITRON DETECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 5 CONCLUSIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 SMALL MOLECULES IN INTENSE LASER FIELDS * DISSOCIATION AND STABILIZATION HARTMUT FIGGER, DOMAGOJ PAVICIC, AND KARSTEN S¨ ANDIG . 395 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 2 MEASUREMENT PRINCIPLE AND EXPERIMENTAL SETUP . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 2.1 POPULATION DISTRIBUTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 3 MEASUREMENTS WITH HIGH LASER INTENSITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 3.1 DISSOCIATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 3.2 COULOMB EXPLOSION AF TER PHOTOIONIZATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 4 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 LINEAR AND NONLINEAR RAMAN SPECTROSCOPY OF GASES HEINZ W. SCHR¨ OTTER . 409 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 2 LINEAR RAMAN SPECTROSCOPY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 CONTENTS XXI 3 NONLINEAR RAMAN SPECTROSCOPY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 4 CONCLUSION AND ACKNOWLEDGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 NONLINEAR PROPERTIES OF LASER-GENERATED GIANT SURFACE ACOUSTIC WAVE PULSES IN SOLID MATERIALS HANS A. SCH¨ USSLER AND ALEXANDRE A. KOLOMENSKII . 417 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 2 CHARACTERIZATION OF SOLID MATERIALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 2.1 EXPERIMENTAL ARRANGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 2.2 MEASUREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 2.3 RESULTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 3 REMOVAL AND ADHESION OF FINE PARTICLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420 4 SUMMARY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 PART VI QUANTUM ENGINEERING RADIATIVE CONTROL AND QUANTUM ENGINEERING: SINGLE ATOM WANTS TO MEET SINGLE PHOTON DIETER MESCHEDE AND VICTOR GOMER . 425 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 2 QUANTUM PROPERTIES OF SINGLE ATOM RADIATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 3 MANIPULATING ATOMIC RADIATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 4 AN OPTICAL TWEEZER FOR ATOM DELIVERY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 OPTICAL LATTICES AS A PLAYGROUND FOR STUDYING MULTIPARTICLE ENTANGLEMENT HANS J. BRIEGEL, ROBERT RAUSSENDORF, AND AXEL SCHENZLE . 433 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 2 OPTICAL LATTICES AS MULTIATOM INTERF EROMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 3 CLUSTER STATES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 4 THE ONE-WAY QUANTUM COMPUTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 5 EXPERIMENTAL ISSUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 XXII CONTENTS EFFICIENT GENERATION OF POLARIZATION-ENTANGLED PHOTON PAIRS WITH A LASER DIODE SOURCE CHRISTIAN KURTSIEFER, MARKUS OBERPARLEITER, J¨ URGEN VOLZ, AND HARALD WEINFURTER . 449 1 EFFICIENT COLLECTION OF PHOTON PAIRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 2 THE LASER DIODE SOURCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 3 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 SMALL IS BEAUTIFUL CLAUS ZIMMERMANN . 459 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 2 MAGNETIC MICROTRAPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 3 LOADING MICROTRAPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 4 ADIABATIC TRANSF ER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 5 BOSE*EINSTEIN CONDENSATION IN A MICROTRAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 6 FINAL REMARKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 ATOMIC LOOPING JAKOB REICHEL AND WOLFGANG H¨ ANSEL . 471 1 COMPLEX MAGNETIC MANIPULATION OF COLD NEUTRAL ATOMS . . . . . . . . . 471 2 A NOVEL DEVICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475 A TOROIDAL MAGNETIC GUIDE FOR NEUTRAL ATOMS LEONARDO RICCI, ANDREA BERTOLDI, AND DAVIDE BASSI . 477 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477 2 DEVELOPMENT OF THE TOROIDAL TRAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478 3 TANGENTIAL MOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482 4 CONCLUSIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 SI 29 NANOPARTICLES: A NEWFORM OF SILICON MUNIR H. NAYFEH . 487 1 SYNTHESIS OF SI NANOPARTICLES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 2 EMISSION / DETECTION OF SINGLE NANOPARTICLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 3 OPTICAL PROPERTIES OF SUPERLATTICE MATERIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490 4 STRUCTURAL PROTOTYPE OF THE PARTICLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 5 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 CONTENTS XXIII MOLECULAR SELF-ASSEMBLY WOLFGANG M. HECKL . 505 FOREWORD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 2 DIRECTED MOLECULAR SELF -ASSEMBLY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 3 STM-IMAGING OF SELF-ASSEMBLED ORGANIC MOLECULES . . . . . . . . . . . . . . 507 3.1 NUCLEIC ACID BASES AS GENETICALLY-BASED SUPRAMOLECULAR ARCHITECTURES CODING FOR AMINO ACIDS . . . . . . 507 3.2 COADSORPTION OF8-CYANOBYPHENYLE (8 CB) AND PERYLEN-TETRACARBOXYL-DIANHYDRID (PTCDA) ON HOPG (HIGHLY ORIENTED PYROLYTHIC GRAPHITE) . . . . . . . . . . . 513 3.3 TRIMESIC ACID (TMA) AS AN EXAMPLE F OR A MOLECULAR HOST-GUEST SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515 4 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 REF ERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 SUBJECT INDEX . 519
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