| 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 cP^c}e*;NS
E-v^eMWX
1 Declaration concerning intellectual property }9~U5UXWU
2 Introduction 4 RC~ C}
3 Theory section 5 J;GYo|8
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2Dw}o;1'
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5
& Y jUoe
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ]PQ6 em
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ZmAo9>'Kg
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 g_;4@jwTP"
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 R 6
-RH7.
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 9w .ZXd
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 u[6aSqwC |
3.4.3 Tasks of project . . _g%,/y 9y
4 Experiments 18 s[W hg!2~
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 >)bn #5
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 -0>s`r uor
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 JYrOE "!h
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ^\g?uH6k U
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ? wpl
88z
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 \[L|
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 j5!pS xOC
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 NX8.
\Pf#
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 kE854Ej
5 Conclusions 56 !|~y f3
6 Appendix 58 AHe t,N
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 =3|5=ZU034
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Q .g44 >
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 GP0}I@>?
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ^_t7{z%sA[
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 O{Y*a )"
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 OZ4% 6/
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 TJU Yd9O4[
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ?*:BgaR_
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 z =C<@ki`
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 F7\nG}#s
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 9`cj9zz7
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ."j=s#OC(
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 rO]2we/B,4
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator OjsMT]
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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