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Phase-contrast imaging of a dense atomic cloud

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Autor(es):
Frometa, M. ; Dias, P. G. Santos ; Magnani, P. H. Nantes ; Martins, M. do Amaral ; Hugbart, M. ; Cipris, A. ; Courteille, Ph. W. ; Teixeira, R. Celistrino
Número total de Autores: 8
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Review of Scientific Instruments; v. 96, n. 8, p. 8-pg., 2025-08-01.
Resumo

We demonstrate that phase-contrast imaging (PCI) can reliably reconstruct the in situ density profile even for highly spatially and optically dense samples. In our experiment, we achieve high spatial densities of up to 7.9 x 10(13) atoms/cm(3) and optical depths up to 64 in a dense cold atomic cloud of Sr-88 atoms. The use of a spatial light modulator instead of a fixed phase plate in the PCI setup provides enhanced flexibility and control of imaging parameters, making this imaging technique robust against imaging artifacts and adaptable to varying experimental conditions. Moreover, we quantify the conditions under which the standard single-atom polarizability model remains accurate for PCI in a density regime where collective effects should modify the atomic response of the system. We experimentally validate our statements by showing excellent agreement with time-of-flight measurements even at the highest densities. Our results establish PCI as a reliable and versatile method for characterizing spatially dense atomic clouds. (AU)

Processo FAPESP: 18/23873-3 - Transporte coerente de luz em amostras atômicas densas
Beneficiário:Raul Celistrino Teixeira
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 19/13143-0 - Átomos frios, fótons, e correlações quânticas
Beneficiário:Celso Jorge Villas-Bôas
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 13/04162-5 - Desenvolvimento de sensores quânticos com átomos ultrafrios
Beneficiário:Philippe Wilhelm Courteille
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 24/13462-7 - Desenvolvimento da Criação de Luz Não-Clássica em Amostras de Átomos Frios em 3D
Beneficiário:Ana Cipris
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 13/07276-1 - CEPOF - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica
Beneficiário:Vanderlei Salvador Bagnato
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs