| 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 teQaHe#
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1 Declaration concerning intellectual property n]6}yJJo
2 Introduction 4 LX(iuf+l
3 Theory section 5 84hi, S5P
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 $BR=IYby
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 V1CSXY\2
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 &2<&X( )
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 o
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 x3Dg%=R
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Eezlx9b
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 lD;,I^Lt6
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 x[.z"$T @
3.4.3 Tasks of project . . buC m @@o
4 Experiments 18 1 O'* X
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 f!uA$uL c
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 + ,{Wcb
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ()3x%3
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ]U^d 1&k
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 d <|lL NS
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 I 1VEm?CQ
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5u
u2 _B_L
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 nY"rqILX?
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6ljRV)
5 Conclusions 56 QU,TAO
6 Appendix 58 |/T< ]+X;
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 X, JWLS J
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 bH WvKv+
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ;+TF3av0zq
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 tsSS31cv
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1
">d|oC
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 w E8a 4.
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 .olP m3MC
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4MF}FS2)
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ^b `>/>
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 S '%cf7Z
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Ae{4AZ
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 d6d(? "
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 $E9daUt8"J
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator x4HMT/@AG2
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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