| 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 8][nmjk0
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1 Declaration concerning intellectual property PxF <\pu&
2 Introduction 4 ,?PTcQF
3 Theory section 5 B!
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3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 H /,gro
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 YTAmgkF\4
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 X(!Cfb8+5
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 xrlmKSPa
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 =5aDM\L $&
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 EQ2#/>
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 *?o{9v5}(
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Xsa2( -
3.4.3 Tasks of project . . 0WT {,/>
4 Experiments 18 MRQ.`IoS
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 "b?v?V0%C
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 0?sRDYaX;c
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 J~=n`pW
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 _\=`6`b)
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 "~` I::'c
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 n 9\
C2r
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 jQk*8
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 jATI&oX
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 iM2W]
5 Conclusions 56 9F6F~::l}
6 Appendix 58 ]FD'5p{
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 +U_=* "@|
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ]e >R K'
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 R,)}>X|<
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 1[kMOp
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ?P4w]a
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 )q 0. 0<f
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 |4
v0:ETb$
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 X_qf"|i
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 GRMiQa
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 OF%B[h&
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 *eIJwXE
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ktnuNsp
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 K6y :mJYp\
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator {)DHH:n
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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