| 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 oW9rl]+
4v JIO{m
1 Declaration concerning intellectual property cjpl_}'L:
2 Introduction 4 tH!z7VZ
3 Theory section 5 +\m!# CSA
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0]W/88ut*u
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 : \`MrI^
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 aDEP_b;
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ?' :'zT
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 XV!EjD~q
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 >U.uRq
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 a
OHA G
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6 lFs N2
3.4.3 Tasks of project . . 7K4%`O
4 Experiments 18 ,~w )@.
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 { 1c eF
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 0:S)2"I58p
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7 {<lH%Tn
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 E':Z _ ^4
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Kj 5f:{Ur
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 MeS$+9jV(
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 \`x'g)z(i
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 yh!vl&8M
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 14zzWzKx
5 Conclusions 56 H N)QS5
6 Appendix 58 ;I' ["k%
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 l vffQ _t
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 mK4 A/bsE
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 7Kjq1zl;
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 aP gG+tu
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 bp _@e0
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 }(6k7{,Gw,
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 g?sFmD
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 i{0 _} "B
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 $T0[
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 vA `.8U 0S
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 9NAlgET
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 -t?G8,,
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 :gC2zv
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator X'<xw
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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