| 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 P ]i
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W5/0`[4
1 Declaration concerning intellectual property bS
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2 Introduction 4 +3i 7D
3 Theory section 5 mR8W]'gl.L
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 uY<
H#k
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 jKZt~I
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 !GW ,\y
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 OG3/-K 8R
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 =SD\Q! fA
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 o$C| J]%
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 B/G d(S`@q
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 F?m?UQS'u
3.4.3 Tasks of project . . T@%m 7 |P
4 Experiments 18 \V2,pi8'v
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 &x-TW,#Ks
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 +>7$4`Nb2
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 {F N;'Uc
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 V@d )?T
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 IMnP[WA !
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 * n(> ^
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 .$",
*d
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 $KjTa#[RX7
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 $jd<v1"o
5 Conclusions 56 3`HnLD/
6 Appendix 58 `(0LK% w
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 kl1Y ] ?z}
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ;Qi }{;+
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 7@a 0$c oP
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 a;$P:C{gj?
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 tvX>{-M
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 O3n_N6| q
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 w:o-klKXY
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 # x>g a
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ;r=b|B9c
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 9umGIQHnil
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5j"1z1_&
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 &~B5.sppnB
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 +Ra3bj l
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator O` cu_
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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