| zhuljuan |
2014-02-23 09:54 |
硕士学位论文Route towards an optical dipole trap for single atoms
牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms #s!'+|2n
0OGC ilOb*
1 Declaration concerning intellectual property .^b;osAU
2 Introduction 4 Rp$}YN
3 Theory section 5 (Vo>e =q
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 GguFo+YeZ
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 y-CX}B#j
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 N/GQt\tV<
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 9{: O{nl
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 \W%UZs
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 TRsE %
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 N H3 cq
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 & N3Y|2
3.4.3 Tasks of project . . D-,L&R!`
4 Experiments 18 [e1S^pI
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 cV`E>w=D0
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 -,[" c9'3
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 j;+?HbL
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Un6/e/6,
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ^ FnfJ:
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 29reG,>
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 7#wn<HDY%
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ^ "\R\COQ
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Q:$ Zy
5 Conclusions 56 ] Eh}L
6 Appendix 58 hTwA %
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 `%j~|i)4
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 z)uuxNv[R
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 j^`hzh3S
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 \%p34K\
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6)BR +U
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 +&["HoKg}&
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 not YeY7wR
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 D\e8,,H
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 q7&6r|w1I
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 E_zIg+(+
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 1 `KN]Nt
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 #Z5}2soA
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 M'!U<Y
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6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator [}fv dW
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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