Kurzfassung
Ultrakalte Quantengase in optischen Gittern haben sich in den letzten Jahrzehnten zu
einem bedeutenden und interdisziplinären Forschungsfeld entwickelt. Atome in periodischen
Potentialen bieten unter anderem die Möglichkeit Modellsysteme zu präparieren,
die grundlegende Fragestellungen der Festkörper- und Vielteilchenphysik untersuchen
können. Ziel des in dieser Arbeit vorgestellten Experiments ist die Untersuchung von
Fermionen in höheren Bändern optischer Gitter zu ermöglichen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neues Zwei-Spezies-Experiment mit der Kombination
aus 87Rb- und 40K-Atomen konzipiert und aufgebaut. Neben der Planung
und Wahl der beiden beteiligten Isotope sowie der entsprechenden Atomquellen, ist
ein wichtiger Aspekt der Planung, räumlich separierte magnetooptische Fallen realisieren
zu können. Des Weiteren werden die eingesetzten Atomquellen vorgestellt und
eine ausführliche Beschreibung und Charakterisierung des bestehenden Vakuumsystems
gegeben. Mit insgesamt acht Lasern werden die verschiedenen Lichtfrequenzen
für die Laserkühlung von Kalium und Rubidium bereit gestellt und durch entsprechende
optische Bauelemente zum Ort der Atome geführt.
Darüber hinaus wird die Realisierung und Charakterisierung einer magnetooptischen
Falle für 87Rb und ein magnetischer Transport in eine räumlich separierte Experimentumgebung
vorgestellt. Dort besteht optischer Zugang für die benötigten Laserstrahlen,
die eine gekreuzte Dipolfalle sowie ein optisches Gitter bilden. Neben der Planung
des Spulendesigns wird der magnetische Transport im Experiment vorgestellt und diskutiert.
Im Anschluss wird auf die experimentelle Implementierung und Umsetzung
der zusätzlichen optischen Potentiale eingegangen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf
der Realisierung eines Schleifen-Michelson-Interferometers, mit dem es möglich ist,
ein quadratisches Gitter mit zweiatomiger Basis zu präparieren. Mit dieser Gittergeometrie
ist es möglich Atome in höhere Bänder optischer Gitter zu transferieren und
den orbitalen Freiheitsgrad zu adressieren.
Ultracold quantum gases in optical lattices are a popular and interdisciplinarily research field. Atoms trapped in a periodic potential orer the possibility to emulate physics related to open questions in condensed matter and many body physics. One future goal of the experiment presented in this thesis is to load fermions into higher bands of an optical lattice. Within this work, the design and construction process of a new two-species experiment consisting of 87Rb and 40K atoms is presented. Among the choice of isotopes and atom sources, an important aspect in planning is the choice to work with spatially separated magneto-optical traps. Besides a detailed speciccation of the realized vacuum system, important aspects of the atom sources are given.With in total eight lasers, the dierent light frequencies for laser cooling of rubidium and potassium are provided. Further, the magneto-optical trap for 87Rb will be characterised and the magnetic transport into a well separated area of the experiment is presented. There will be good optical access in order to prepare a crossed dipole trap as well as an optical lattice. Among the design of the magnet coils, the magnetic transport will be discussed. Finally, the implementation and experimental realization of the additional optical potentials will be addressed. One important aspect is the design of a loop Michelson interferometer which will provide the possibility to create a bipartite optical lattice. With this setup it is possible to load atoms into higher bands of an optical lattice.