| 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 _~~:@fy
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1 Declaration concerning intellectual property RW| LL@r
2 Introduction 4 kS_oj
3 Theory section 5 /g$cQ=c
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 d&[Ct0!++u
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 %]NaHf
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 PNy)Tq dRS
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 EE4N\
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 }nh!dVA8lh
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 [R
V_{F:'
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5?6U@??]
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Nl"Xl? y}
3.4.3 Tasks of project . . qyi5j0)W
4 Experiments 18 @c 3GJ'"X
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 iA*^`NMa T
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ]`@= ;w
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .*N]SbU<8
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 y[QQopy4:
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 G bW1Lq&"
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 }E[u" @}
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 >
mI1wV[
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ~)J]`el,Q
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 D*7JE
5 Conclusions 56 +5:Dy,F =
6 Appendix 58 R`M>w MLH
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2AYV9egZ
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 G@$Y6To[
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 V yy;mEBg
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5:S =gARz
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 w5/`_m!
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 RWyDX_z#<
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 t2 bv
nh
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Q= B>Q
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 JSXJlau
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 RLy2d'D S
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 #>O!N
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 F+
,eJ/]
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 WY>r9+A?W
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator U`)\|\NY
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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