| 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 wSIt"g,%
Ltcr]T(Ic
1 Declaration concerning intellectual property w _eu@R:u@
2 Introduction 4 #f/-i u=L
3 Theory section 5 oG@P M+{
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 V6wYJ$]
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 G`|mP:T:o
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7Yj\*N
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 e5fJN)+a
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 xKsn);].`
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 9
J5Z'd_
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ]2zx}D 4f
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 !9iVe7V
3.4.3 Tasks of project . . BY,%+>bc)
4 Experiments 18 @b!fs
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2%vw C]A
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 9FV#@uA}D
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 w/G5I )G
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 aDza"Ln
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 >&?wo{b
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 AH=6xtS-
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ~n"V0!:'4
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 s3kh (N
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 mq'q@@:c
5 Conclusions 56 "
I`YJEv
6 Appendix 58 L ?KEe>;r
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 WHAEB1c#Q
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 S2jo@bp!
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 |BYD] vK
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 d :sU h
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 t4s}w$4
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 RSmxw x^
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 <\zb*e&vr
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 H Tx7._b
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 j?z(fs-
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 !JYDg
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 9@D,ZSi
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ?Cu#(
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 sMO3eNLn
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator PVEEKKJP]J
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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