| 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 K#pNe c
bI:zp!-.
1 Declaration concerning intellectual property i[?Vin
2 Introduction 4 fp+gyTnd3
3 Theory section 5 FQqI<6;
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 prTw'~(B
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 0a}u;gt,4w
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 dvt9u9Vg=
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ,M^ P!
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ZuS0 DPS`L
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
w-Da~[J
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 )XYv}U
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 QN pqdwu%h
3.4.3 Tasks of project . . (=* cK-3
4 Experiments 18 B2C$N0R#
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 px}|Mu7z~
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ~ xft
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .
r[Hu40p
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 x
"^Xj]-
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 0V'nK V"|
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 vTlwRG=5
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 tE]= cTSV
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 F.w 5S!5Q
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 P!+'1KR
5 Conclusions 56 .y@oz7T5
6 Appendix 58 UN]f"k&
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 r[lF<2& *R
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 UrYZ` J
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 8]M_z:F7F
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 )u/yF*:n
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 j^^Ap
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 rL+!tH
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 V3c l~
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 DGAX3N;r6{
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ]>~)<
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 XgLL!5`
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ?34 e-
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Hhari!R XC
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ev#;t@^
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator =gJb^
Gx(w
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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