| 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 ? +Qbr$]
dd4yS}yBlR
1 Declaration concerning intellectual property o~GhV4vq
2 Introduction 4 5g JQr%pS
3 Theory section 5 23+GX&Rp
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 'm/b+9?.
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 f4w|
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 TD3R/NP
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 EKoCm)}d
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 0+"
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3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 s` S< BX7
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 iSFgFJG^
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 C8G['aQ
3.4.3 Tasks of project . . , H[o .r=
4 Experiments 18 6(ja5)sn*
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 rqa;MPl
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 msoE8YK&tg
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 45-pJf8F
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 TS1 k'<c?
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ;wvV hQ
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 p(x[zn+%Y
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 TUk1h\.q
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 l{y~N
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 aMj3ov8p
5 Conclusions 56 f'%}{l: ss
6 Appendix 58 ;2X1 qw>
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 t~bjD V^`
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 x3M`l|
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 74K l!A
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 w93yhV?
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6SidH _&C
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2&Efqy8}DZ
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 a!>AhOk.
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2oq>tnYyV[
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 I .(
9{
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 -i;#4@^ t
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Wxg|jP$~
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 lR-4"/1|y
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 W~7q&||;C
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator Z& } 94
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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