| 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 ~8G cWy6
AmT*{Fz8
1 Declaration concerning intellectual property ktK/s!bgY
2 Introduction 4 rD U"l{cg
3 Theory section 5 IN94[yW{1
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 & A @ !g
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 8_ _C T
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 v7-
d+P=
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 .t9zF-jk
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 }@w X m
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 |)u|@\{
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 lpeo^Y}N
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 `z3"zso
3.4.3 Tasks of project . . g]. hL
4 Experiments 18 78<QNl Kn
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 %u hhQ<zs%
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 G6x 2!Ny
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 L\ UM12
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Fgg4 QF
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 vR"<: r47?
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 <0I=XsE1iX
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 j\8'P9~%
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 SvGs?nUU
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 uu582%tiG
5 Conclusions 56 9CTvG zkw
6 Appendix 58 \:wLUGFl 5
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6WnGP>tc.
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 EaGS}=qY5
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ;M Z@2CO
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Jv=G3=.
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 wY j~ (P"
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 F
/:2+
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 TID0x/j"K5
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 L)ry!BuHI
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 9#@CmiIhy
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 >h
m<$3
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 b a
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 VCvq iHn
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 "i_}\p.,X
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator dO[w3\~
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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