| 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 `2\:b^h
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1 Declaration concerning intellectual property 4\ElMb[]
2 Introduction 4 j%ZBAk)}
3 Theory section 5 (["V( $
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 'n"we#
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3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 x& JD~,Y
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ;gAL_/ _
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6wbH{}\ll
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9GT}_
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3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2dB]Lw@s
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 W wr
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 B>I :KGkV
3.4.3 Tasks of project . . A5\ Hq
4 Experiments 18 > T:0
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
x|c_(
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 W lW%z(R C
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 sV 0NDM0
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 N9*QQ0
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ZP@NV|B
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Q.3:"dT
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2qV oe}F
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 8 }AWU
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3 _!MVT
5 Conclusions 56 t.\ Pn4
6 Appendix 58 C1l'<
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 " j_cI-@6
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 1D!MXYgm1b
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 WWOt>C~zV
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 z6,E} Y
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 &v;o }Q}E{
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ^wwS`vPb
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 V[Sj+&e&
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 sX}#L
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Wi,)a{
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 cF EO }
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Jf#-OlEQ
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 8<ev5af
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 8^_e>q*W
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator /?b{*<TK
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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