Magnetfallen für neutrale Atome sind ein zentrales Werkzeug zur Erzeugung und Manipulation von Bose-Einstein-Kondensaten. Ziel dieser Arbeit war es, bestehende Konzepte zur Verwirklichung magnetischer Fallen weiterzuentwickeln und zur Durchführung neuer Experimente zu nutzen.In speziell geformten Fallen ist es in jüngster Zeit gelungen, Kondensate in einer oder zwei Raumrichtungen so stark einzuschlieÿen, dass ihr Verhalten sich dem zweidimensionaler oder eindimensionaler Systeme nähert.Daher ist das Studium niederdimensionaler Systeme ultrakalter Atome und ihrer Eigenschaften gegenwärtig ein hochaktuelles Feld, in dem sich Theorie und Experiment intensiv befruchten.Die Hauptschwerpunkte dieser Arbeit sind die Weiterentwicklung der Magnetfallentechnik und die Nutzung einer optimierten Magnetfalle zum Studium von Eekten der Eindimensionalität in Bose-Einstein-Kondensaten. Es wurde eine neuartige Magnetfalle, die 8-Dee-Falle, entworfen und aufgebaut.Dieser neue Fallentyp ermöglicht es, die Vorzüge verschiedener existierender Magnetfallen zu kombinieren.Er bietet den exzellenten optischen Zugang bestehender Fallentypen b e i gleichzeitig verbesserter Ezienz der Erzeugung des Einschlusses und verbessertem Abschaltverhalten.Die Kombination dieses Fallentyps mit dem Kühlkonzept der von auÿen wasserumspülten Drähte reduziert den Betriebsaufwand und erhöht die Stabilität der Falle.Die 8-Dee-Falle wurde erfolgreich in Experimenten zur Untersuchung von Spinor-Bose-Einstein-Kondensaten eingesetzt und dient bereits als Prototyp für weitere Fallen ihres Typs.Den zweiten Schwerpunkt dieser Arbeit stellt der Nachweis von Eekten der Eindimensionalität in sehr elongierten und kleinen Kondensaten dar.Insbesondere konnte erstmals experimentell gezeigt werden, dass die Frequenz der niedrigen m=0-Quadrupol-Oszillationsmode beim Übergang zu einem radial auf den Grundzustand eingeengten System ansteigt.Diese Ergebnisse erschlieÿen experimentell einen neuen Parameter zur Charakterisierung der Eindimensionalität.
Magnetfallen für neutrale Atome sind ein zentrales Werkzeug zur Erzeugung und Manipulation von Bose-Einstein-Kondensaten. Ziel dieser Arbeit war es, bestehende Konzepte zur Verwirklichung magnetischer Fallen weiterzuentwickeln und zur Durchführung neuer Experimente zu nutzen.In speziell geformten Fallen ist es in jüngster Zeit gelungen, Kondensate in einer oder zwei Raumrichtungen so stark einzuschlieÿen, dass ihr Verhalten sich dem zweidimensionaler oder eindimensionaler Systeme nähert.Daher ist das Studium niederdimensionaler Systeme ultrakalter Atome und ihrer Eigenschaften gegenwärtig ein hochaktuelles Feld, in dem sich Theorie und Experiment intensiv befruchten.Die Hauptschwerpunkte dieser Arbeit sind die Weiterentwicklung der Magnetfallentechnik und die Nutzung einer optimierten Magnetfalle zum Studium von Eekten der Eindimensionalität in Bose-Einstein-Kondensaten. Es wurde eine neuartige Magnetfalle, die 8-Dee-Falle, entworfen und aufgebaut.Dieser neue Fallentyp ermöglicht es, die Vorzüge verschiedener existierender Magnetfallen zu kombinieren.Er bietet den exzellenten optischen Zugang bestehender Fallentypen b e i gleichzeitig verbesserter Ezienz der Erzeugung des Einschlusses und verbessertem Abschaltverhalten.Die Kombination dieses Fallentyps mit dem Kühlkonzept der von auÿen wasserumspülten Drähte reduziert den Betriebsaufwand und erhöht die Stabilität der Falle.Die 8-Dee-Falle wurde erfolgreich in Experimenten zur Untersuchung von Spinor-Bose-Einstein-Kondensaten eingesetzt und dient bereits als Prototyp für weitere Fallen ihres Typs.Den zweiten Schwerpunkt dieser Arbeit stellt der Nachweis von Eekten der Eindimensionalität in sehr elongierten und kleinen Kondensaten dar.Insbesondere konnte erstmals experimentell gezeigt werden, dass die Frequenz der niedrigen m=0-Quadrupol-Oszillationsmode beim Übergang zu einem radial auf den Grundzustand eingeengten System ansteigt.Diese Ergebnisse erschlieÿen experimentell einen neuen Parameter zur Charakterisierung der Eindimensionalität.
Aufgrund der vielfältigen Manipulationsmöglichkeiten von atomaren Systemen mit Lichtfeldern ist die Präparation und Untersuchung von kalten Atomen und Bose-Einstein-Kondensaten in optischen Potentialen ein interessantes und aktives Forschungsgebiet.In vielen Experimenten wird ein Bose-Einstein-Kondensat zunächst durch evaporative Kühlung in einer Magnetfalle erzeugt und dann in ein optisches Potential umgeladen.Häug ist es aber wünschenswert, das Bose-Einstein-Kondensat direkt in einem optischen Potential zu erzeugen, so dass auf den Einsatz einer Magnetfalle komplett verzichtet werden kann.Dies ist die zentrale Motivation für die hier beschriebenen Experimente.Mehreren Arbeitsgruppen ist es bereits gelungen, Quantenentartung durch evaporatives Kühlen in einer CO 2 -Laser Dipolfalle zu erzeugen.Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchungen zur evaporativen Kühlung von 87 Rb-Atomen in einer Dipolfalle, die mit einem technisch wesentlich einfacher handhabbaren Scheibenlaser mit einer Wellenlänge von 1030 nm erzeugt wird.Aufgrund seiner Wellenlänge hat ein Laser dieser Art im Vergleich zu einem CO 2 -Laser den Vorteil, dass für den optischen Aufbau der Dipolfalle optische Standardkomponenten benutzt werden können.Ausgangspunkt für diese Experimente stellte eine bereits für frühere Experimente verwendete Apparatur zur Erzeugung kalter Ensembles von 85 Rb dar.Da es aufgrund der attraktiven Wechselwirkung sehr schwierig ist, ein Bose-Einstein-Kondensat aus 85 Rb-Atomen zu erzeugen, wurde das Experiment für die Verwendung von 87 Rb umgebaut.Mit dem neuen Aufbau ist es nun möglich, bis zu 10 9 87 Rb-Atome in der magneto-optischen Falle zu fangen.Es wurde ein Dipolfallenaufbau realisiert, der es ermöglicht sowohl Einzelstrahldipolfallen als auch gekreuzte Dipolfallen zu erzeugen.Die Atome werden direkt aus einer magneto-optischen Falle in die Dipolfalle geladen.Da es für eine eziente evaporative Kühlung essentiell ist mit einer hohen Anfangsteilchendichte zu starten, wurde das Ladeverhalten der Dipolfalle detailliert untersucht und optimiert.Es konnten bis zu 150.000Atome in eine gekreuzte Dipolfalle geladen werden.Neben einer Optimierung des Umladeprozesses ist auch eine Optimierung der Fallengeometrie für die evaporative Kühlung notwendig.Daher wurden Dipolfallen mit verschiedenen Fokusgröÿen des Dipolfallenstrahls untersucht und das atomare Ensemble in der Dipolfalle wurde durch Herunterrampen der Leistung des Fallenlasers evaporativ gekühlt.Die bisher besten Ergebnisse konnten in einer gekreuzten Dipolfalle mit einer Fokusgröÿe von etwa 40 µm erreicht werden.Ausgehend von einer Phasenraumdichte von etwa 2 × 10 -4 und einer Temperatur von 60 µK konnten durch die evaporative Kühlung Temperaturen unterhalb von 200 nK bei einer Phasenraumdichte von etwa 0,2 erreicht werden.Die Teilchenzahl reduzierte sich dabei von etwa 60.000 auf etwa 3.500.
In der vorliegenden Arbeit wird die erstmalige Erzeugung eines Bose-Einstein-Kondensats in einer Mikrochip-Falle beschrieben; dies ist eine Magnetfalle für Neutralatome, die mithilfe stromführender Leiterbahnen auf einem Chipsubstrat gebildet wird. Die Eigenschaften dieser Chipfallen, speziell die hohen Magnetfeldgradienten und -krümmungen, haben es ermöglicht, die Bose-Einstein-Kondensation in weniger als einer Sekunde Verdampfungskühlzeit zu erreichen, was rund eine Größenordnung schneller als in bisher verwendeten Magnetfallen ist und ein Faktor drei schneller als auf dem bisher schnellsten Weg in einer optischen Dipolfalle. Damit verbunden sind die Ansprüche an den experimentellen Aufbau, insbesondere das Vakuumsystem und den Laseraufbau, deutlich gesunken. Weiterhin wird der zerstörungsfreie Transport des Bose-Einstein-Kondensats entlang der Chipoberfläche über makroskopische Distanzen demonstriert wie auch erstmalig die Aufspaltung eines Kondensates in zwei getrennte Kondensate mit rein magnetischen Mitteln. Diese Resultate, nämlich kohärente Materie in einem integrierten atomoptischen System manipulieren zu können, lassen hoffen, daß in naher Zukunft Anwendungen wie Atominterferometrie, Untersuchungen zu niederdimensionalen Quantengasen und Quanteninformationsverarbeitung "on-chip" verwirklicht werden können.
Das Gebiet der Atomoptik hat sich in den letzten zwanzig Jahren von einem Stadium einfacher Demonstrationsexperimente bis zum Aufbau komplexer Präzisionsmessinstrumente zur Bestimmung von Naturkonstanten entwickelt. Mittlerweile gibt es eine erste Generation transportabler Atominterferometer auf der Basis kalter Atome, die eine Messung von Beschleunigungen oder Rotationen ermöglicht. Mit der experimentellen Realisierung der Bose-Einstein-Kondensation haben sich faszinierende Perspektiven auf dem Gebiet der Atomoptik eröffnet. Ein Bose-Einstein-Kondensat (BEC) als Quelle kohärenter Materiewellen ermöglicht den Aufbau neuartiger Interferometerstrukturen. Ein besonders einfaches und variables Mittel der Manipulation von Bose-Einstein-Kondensaten stellen optische Dipolpotentiale dar. In der vorliegenden Arbeit werden atomoptische Experimente mit Bose-Einstein-Kondensaten in mit mikrooptischen Elementen erzeugten optischen Dipolpotentialen vorgestellt. Solche optischen Mikroelemente ermöglichen besonders kompakte optische Aufbauten. Die Bose-Einstein-Kondensate aus 87Rb-Atomen entstehen mit Hilfe evaporativer Kühlung in einer gekreuzten Dipolfalle mit Licht eines Faserlasers bei einer Wellenlänge von 1070 nm durch langsames Absenken der Strahlleistungen. Bei Temperaturen von unter 20 nK werden ultra-kalte Ensembles mit 10000 Atomen bei einem Kondensatanteil von 50% erzeugt. Als Werkzeug zum Teilen und Beschleunigen der Bose-Einstein-Kondensate wurde ein eindimensionales optisches Gitter realisiert. Durch unterschiedliche Pulssequenzen und relative Verstimmungen der Gitterstrahlen ist damit sowohl eine gezielte Erzeugung kohärenter Superpositionen zwischen verschiedenen Impulszuständen möglich als auch eine kontrollierte adiabatische Beschleunigung des gesamten atomaren Ensembles. So wurde mit einem Puls eines unbewegten optischen Gitters ein symmetrisches Aufteilen des Ensembles in Teilensembles mit entgegengerichtetem Impuls gleichen Betrags mit einer Effizienz von 80% erreicht. Mit einem Puls eines bewegten optischen Gitters konnten außerdem gezielt Superpositionen zwischen unterschiedlichen benachbarten Impulszuständen erzielt werden. Weiterhin ließ sich mit einem solchen Gitterpuls das gesamte Ensemble mit einer Effizienz von mindestens 60% in eine von null verschiedene Impulsordnung überführen. Durch eine adiabatische Beschleunigung wurden sogar Effizienzen von mindestens 90% beim Beschleunigen von atomaren Ensembles auf Impulse von bis zu 6 Photonenrückstößen erreicht. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bilden Experimente mit Bose-Einstein-Kondensaten in mit einer mikrostrukturierten optischen Ringlinse erzeugten Dipolpotentialen. Das Ziel dieser Experimente ist die Realisierung kompakter Wellenleiter- und Interferometerstrukturen für teilweise kondensierte Ensembles. Eine ringförmige Dipolfalle ermöglicht unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten. Damit ist sowohl die einfache Realisierung eines Speicherrings für Bose-Einstein-Kondensate als auch eines Interferometers vom Sagnac-Typ möglich. Das realisierte Schema zum Aufbau einer ringförmigen Dipolfalle wird vorgestellt und das erfolgreiche Umladen in diese Falle wird demonstriert. Weitere experimentelle Schritte, um eine Ausbreitung entlang des Rings zu ermöglichen, werden diskutiert. Bose-Einstein-Kondensate in Fallen mit reduzierten Dimensionalitäten sind Gegenstand vielfältiger aktueller Forschungen. Durch die Kombination eines Strahls der gekreuzten Dipolfalle mit einem blauverstimmten ringförmigen Potential wurde ein quasi-eindimensionaler Resonator erzeugt, in dem erstmals sowohl die Dynamik frei expandierender Bose-Einstein-Kondensate als auch von entgegengesetzt beschleunigten Teilensembles beobachtet wurden, so dass die entstehenden Dichteverteilungen analysiert werden konnten. Als weitere Anwendung der Ringlinse konnte durch die Kombination eines abstoßenden ebenen Potentials und eines abstoßenden Ringpotentials ein kreisförmiger Resonator demonstriert werden, in dem die Atome wie in einer Schale gehalten werden, so dass die Expansion von thermischen und teilweise kondensierten Ensembles beobachtet werden konnte.
Angetrieben durch die vielfältigen Möglichkeiten, welche interferometrische Messmethoden mit Materiewellen für die physikalische Forschung bieten, hat die Atominterferometrie einen wichtigen Platz in der Forschung mit ultrakalten Atomen eingenommen. So erlauben es Atominterferometer bereits, z. B. die Erdbeschleunigung, Rotationen oder die Feinstrukturkonstante mit hoher Präzision zu messen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Kohärenz von Bose-Einstein-Kondensaten in Dipolpotentialen für atomoptische Elemente bzw. für Anwendungen in der Atominterferometrie. Als Werkzeug dient dabei ein Bragg-Gitter, mit dessen Hilfe interferometrische Messungen zur Charakterisierung der Kohärenz des Bose-Einstein-Kondensats durchgeführt wurden. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der erstmaligen Verwendung der konischen Refraktion zur Erzeugung eines ringförmigen Potentials zur Führung und Speicherung von Bose-Einstein-Kondensaten. In der Fokalebene der konischen Refraktion entsteht eine ringförmige Intensitätsverteilung, die eine Doppelringsubstruktur aufweist. Zwischen diesen beiden Ringen wurde das Kondensat gespeichert, wobei der Einschluss in der axialen Richtung durch einen Lichtteppich gewährleistet wird. Es wurde demonstriert, dass Atome, die mittels eines Bragg-Gitters beschleunigt wurden, zwei volle Umläufe im Ringpotential absolvieren können. Durch interferometrische Methoden wurde nach dem Umladen in das Potential ein Kontrast von bis zu 43% beobachtet. Die Kontrastreduktion gegenüber einer Messung im linearen Wellenleiter (53%), der aus einem Strahl der zur Erzeugung des Bose-Einstein-Kondensats genutzten Dipolfalle bestand, kann durch spontane Streuung von Photonen des Lichtteppichs begründet werden. Nach einem halben Umlauf im Ring, was einer zurückgelegten Strecke von 0,54 mm entspricht, zeigte sich, dass sowohl die Kohärenzlänge, als auch der Kontrast vergleichbar ist mit Werten, die für Kondensate nach ähnlichen Zeiten in Ruhe beobachtet werden. Bei allen interferometrischen Experimenten stimmte der beobachtete Streifenabstand mit den berechneten Werten überein. Für einen auf Dipolpotentialen basierenden Bragg-Spiegel für Atome wurde ein Modell aus der lokalen Bandstruktur entwickelt, durch das eine gezielte Dimensionierung bzgl. der Filterwirkung und Reflektivität eines solchen Spiegels erreicht werden kann. Der Spiegel besteht aus einem räumlich begrenzten optischen Gitter mit einer Gaußschen Einhüllenden. Durch die spezielle Form der Bandlücken, wie sie durch die Gaußsche Einhüllende entsteht, lässt sich ein Resonator für Atome konstruieren, dessen Reflektivität dynamisch durch Variation der Leistung der Gitterstrahlen verändert werden kann und der Aufenhaltsdauern von über 75 s ermöglicht. Dadurch ließen sich in Simulationen Rephasierungen der Wellenfunktion beobachten, die zu einer Wiederkehr der ursprünglichen Dichteverteilung führen. Für die Experimente wurde ein Bose-Einstein-Kondensat aus Rubidium87-Atomen in einer gekreuzten Dipolfalle durch evaporative Kühlung präpariert. Die Evaporation benötigt eine Zeit von 12 s. Zusammen mit der Ladezeit der magneto-optischen Falle und der Zeit, die für die Detektion benötigt wird, kann so etwa alle 20 s ein Bose-Einstein-Kondensat mit 15.000 Atomen und einem Kondensatanteil von 80% erzeugt werden. Es wurde beobachtet, dass ein breitbandiger Faserlaser, wie der hier verwendete mit einer Wellenlänge von 1070 nm, erhöhte intensitätsabhängige Zweikörperverluste verursacht, die in einer Lebensdauer der Atome in der Falle von unter 1 s resultieren können. Aus diesem Grund wurde der theoretisch optimale Verlauf der Evaporation modifiziert. Es konnte experimentell gezeigt werden, dass die Zeitkonstante der Leistungsreduktion proportional zur Lebensdauer bei der entsprechenden Leistung sein sollte, um eine optimale Evaporation zu gewährleisten. Trotz der hohen Verlustraten wurde so eine effiziente Präparation des Bose-Einstein-Kondensats erreicht.
Die seit kurzer Zeit experimentell realisierbare Bose-Einstein Kondensation verd unnter atomarer Gase er onet der Atomoptik und Quantenoptik durchd i eV erf ugbarkeit langreichweitig koh arenter Materiewellen neue Perspektiven.Insbesondere atomoptische Elemente pro tieren von den erweiterten M oglichkeiten, die Dynamik von Bose-Einstein Kondensaten durchlokale Manipulation der makroskopischen Kondensatwellenfunktion zu beein ussen.Die vorliegende Arbeit zeigt die Grundlagen und wesentlichen Anwendungsm oglichkeiten atomoptischer Elemente f ur quantenlimitierte Messungen mit koh arenten Materiewellen auf.Eingebunden in den SFB 407 'Quantenlimitierte Messungen an Atomen, Molek ulen und Photonen' konnte das Ziel erreicht werden, mit einer neu entwickelten Apparatur wichtige Aspekte einer koh arenten Atomoptik 'am Quantenlimit' zu vermessen und zu analysieren.Besonders wichtig und hilfreichf ur das konkrete Design des Experiments waren detaillierte theoretische Analysen der Verdampfungsk uhlung von Atomen in Magnetfallen im Rahmen dieser Arbeit.Die wesentlichen numerisch und experimentell gewonnenen Ergebnisse, insbesondere entscheidende Parameter-Bedingungen der Verdampfungsk uhlung werden vorgestellt und in ihrer Relevanz zur Erzeugung von BEC identi ziert.Die realisierte Apparatur erzeugt Bose-Einstein Kondensate mit Teilchenzahlen bis zu einigen 10 5 und stabil einstellbaren Temperaturen mit einer Taktrate von 20-30 Sekunden.Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die exible Erzeugung koh arenzerhaltender atomoptischer Elemente auf der Basis von Dipolpotentialen.Die Realisierung der fundamentalen Elemente Spiegel, Phasenschieber und Strahlteiler mit Lichtschnitten wird vorgestellt.Die Analyse der Dynamik der Kondensatwellenfunktion bei der Re exion an einem Spiegel f uhrt zur Entwicklung eines 'Koh arenzdetektors' f ur Materiewellen.Mit der Beobachtung von Materiewelleninterferenzen nach der Wechselwirkung gelingt der Nachweis der koh arenzerhaltenden Eigenschaften der verwandten Dipolpotentiale.Als einen ersten Schritt auf dem Weg zu einer integrierten, koh arenten Atomoptik wird ein Materiewellenleiter f ur Bose-Einstein Kondensate in Form von r ohrenf ormigen Lichtgeometrien demonstriert.Bose-Einstein Kondensate wurden in diesen Wellenleiter umgeladen und der Transport der Atome uber bis zu 1 mm f ur Zeiten bis zu 55 ms demonstriert.Fundamentale Fragestellungen bez uglich 'Revivals' und Irreversibilit at der quantenmechanischen Entwicklung treten bei der Untersuchung der Dynamik von Bose-Einstein Kondensaten beim nichtadiabatischen Transfer in Kastenpotentiale auf.Hierzu werden erste Experimente in r ohrenf ormigen Lichtgeometrien mit steilem Potentialanstieg vorgestellt.Die konventionelle Atomoptik wird durch ein Konzept zur koh arenten Manipulation der Phase der Kondensatwellenfunktion zu einer holographischen Atomoptik erweitert.Exemplarisch wird die holographische Erzeugung von Vortexzust anden diskutiert.
Zusammenfassung Die Realisierung der Bose-Einstein Kondensation in verdünnten atomaren Gasen ermöglicht die Untersuchung von fundamentalen makroskopischen Quantenphänomenen, wie den Interferenzen zwischen zwei unabhängig voneinander entstandenen Kondensaten und kollektiven Anregungszuständen in Bose-Einstein Kondensaten.Das Studium dieser Phänomene liefert wichtige Aspekte im Verständnis der Quantenmechanik von Vielteilchensystemen. Nach den Beobachtungen von kollektiven Schwingungsmoden und Schallausbreitung in Bose-Einstein Kondensaten ist es im letzten Jahr erstmalig gelungen, auch Vortices und Solitonen-Zustände anzuregen und zu untersuchen.In Vortices treten die suprafluiden Eigenschaften von Bose-Einstein Kondensaten direkt zutage.Solitonen sind formstabil propagierende, lokalisierte Wellen, die in nichtlinearen Systemen auftreten können.Ihre Untersuchung in Bose-Einstein Kondensaten bietet Verbindungen dieses fundamentalen quantenmechanischen Systems zu anderen Bereichen intensiver naturwissenschaftlicher Forschung, wie zu der nichtlinearen Optik, der Fluidmechanik und ebenfalls der Suprafluidität.Im Rahmen dieser Arbeit wurden erstmals dunkle Solitonen in Bose-Einstein Kondensaten aus 87 Rubidium erzeugt und analysiert.Die Ergebnisse geben über den Entstehungsprozess, die Dynamik und die Dissipation dunkler Solitonen in Materiewellen Aufschluss.Erste Untersuchungen zur Wechselwirkung von Solitonen wurden in Experimenten mit kollidierenden Solitonen durchgeführt.Für die Erzeugung der Solitonen wurde die Methode der Phasenaufprägung an Materiewellen entwickelt und eingesetzt.Möglichkeiten und Grenzen der Phasenaufprägungsmethode wurden mit Hilfe numerischer Simulationen analysiert.Die Methode der Bragg-Spektroskopie von Materiewellen wurde in das Experiment integriert.Dies ermöglichte eine spektroskopische Untersuchung der Wahrscheinlichkeitsstromdichte in den betrachteten Solitonenzuständen.Weitere Schwerpunkte dieser Arbeit waren die Planung und Realisierung des Experiments zur Erzeugung von Bose-Einstein Kondensaten und die Entwicklung und Charakterisierung von atomoptischen Elementen zur kohärenten Manipulation von Bose-Einstein Kondensaten und Atomlasern.Verschiedene atompotische Elemente wurden mit Hilfe der Dipolpotentiale weit verstimmter Lichtfelder realisiert.Insbesondere wurden Experimente mit Spiegeln, Strahlteilern, Wellenleitern und Linsen für Materiewellen durchgeführt.Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse der Untersuchung dunkler Solitonen in Bose-Einstein Kondensaten stellen einen Beitrag zum Verständnis der Physik nichtlinearer kohärenter Materiewellen dar.Mit den Kombinationsmöglichkeiten der atomoptischen Elemente und Methoden, die in dieser Arbeit entwickelt worden sind, lässt sich eine Vielzahl weiterer fundamentaler Fragestellungen untersuchen.Von hohem Interesse sind u.a.der Einfluss der Dimensionalität des Systems auf Experimente mit Bose-Einstein Kondensaten und interferometrische Messungen mit Bose-Einstein Kondensaten als Quellen kohärenter Materiewellen.