| 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 e |&}{JP{[
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1 Declaration concerning intellectual property 5J 0Sc
2 Introduction 4 mE+
3 Theory section 5 A; g{H|
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 <xpHlL c
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 K WzJ
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 "2FI3M =
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ` x'vF#
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 }?vVJm'
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ,*} 5xpX
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 G"._]3 CPF
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 $hM>%u
3.4.3 Tasks of project . . +C F"Bm8@
4 Experiments 18 j^& {5s
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ;?`l1:C5)
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 <Z6tRf;B
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 jh|4 Y(
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 nL[ zXl
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7=gv4arRwt
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 vs|_l!n3
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5f'<0D;K
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 =Lyo]8>,X
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Uq8=R)1<|d
5 Conclusions 56 }[%d=NY
6 Appendix 58 @uaf&my,P
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Q|+g= |%^
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 eJm7}\/6`
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 RaNz)]+7`
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 A7SE>e>
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Es~|:$(N]|
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ~ .,h 12
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 :1O1I2 L0
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 )f6:{ma
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ]|y] ?7
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 |y*-)t
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 xO< $xx
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 #ErIot
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 OSsxO(;g
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator hDf|9}/UQd
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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