| 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 ;U?=YSHk 7
K{I "2c
1 Declaration concerning intellectual property P l'lmUR
2 Introduction 4 Y54yojvV
3 Theory section 5 J#wf`VR%
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 jNX6Ct?
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 b)Nd}6} <?
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4>d]0=x
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 }KUK|p5
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 C3=0 st$
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 <Af&Q0J
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 j-/$e, xX
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 lQ^"-zO4
3.4.3 Tasks of project . . Jb> X$|N'%
4 Experiments 18 fGe ie m
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {Q$8p2W
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 u{uqK7]+
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .u&X:jOE
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 %F1 50$(D
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 wG s'qL"z
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Q1kM 4Up
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 a6h+?Q7uF
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 NoF|j57?u'
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 & $T7eOiZ
5 Conclusions 56 8H };p u2
6 Appendix 58 I+Yq",{%
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 !} x-o`a5
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Y <Ae_yLa
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 - 8"K|ev
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 (0y!{ (a
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 0r $ n
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 { **W7\h
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 x5g&?2[
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 j)ln"u0R^B
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 MR4k#{:w
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 '.%Omc
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 >U\P^yU
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 pfc"^Gi8
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Ht}?=ZzW
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator Uv <nJM
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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