| 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 ~yH<,e
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1 Declaration concerning intellectual property wf!?'*
2 Introduction 4 z116i?7EnV
3 Theory section 5 b{ |Ha3;w
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 H mt} @
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 :yN;_bC!b%
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 p/|]])2
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 12\ h| S~
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 B w1ir
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;iJ*.wVq
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 yUF<qB
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
`A8nAgbe
3.4.3 Tasks of project . . {=W TAgP
4 Experiments 18 qJ=4HlLno
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 zY\pZG
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ^2L\Y2
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ]i ewukB4
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 pqmS
w
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 kB-%T66\
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 T^3_d93}d
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 gF( aYuk
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 X}.y-X#v5J
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 T/DKT 1P-
5 Conclusions 56 rPoPs@CBD
6 Appendix 58 l +BJh1^
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 g9>
0N#<
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 9ALE6
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 E 5D5
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ~|e?@3_G
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 " 'us.t.
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 .i[rd4MCK
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ~^((tT
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 o2e aSG
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6 /^$SWd2
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 n?vw|'(}
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 kwRXNE(k]_
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 |QwX
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Z?k4Kb
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator !+tz<9BBY
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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