| 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 V" Z8-u
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1 Declaration concerning intellectual property tEL9hZzI
2 Introduction 4 #R{>@]x`
3 Theory section 5 o//h|f U@
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 y ?&hA! x
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 fO$){(] ^
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6q\*{_CPB
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8ix_<$%
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 {Q3OT
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 aknIrblS\
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 E`UkL*Q
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 u MEM7$o
3.4.3 Tasks of project . . a(|6)w-
4 Experiments 18 4 kjfYf@A
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 B=!!R]dxA
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Qz ,2PO
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :Ln)j% &
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 F#gA2VCm
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 `* 3A7y
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 v-tI `Qpb
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 c|k_[8L
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 =mO5~~"W+v
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 [ ,;e ,ld
5 Conclusions 56 !+%gJiu :
6 Appendix 58
6sBt6?_T
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 w' K7$F51
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 F
qH))2
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ^eh.Iml'@
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 8Yh'/,o=L#
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 <= o<lRU
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ?6CLUu|7n
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 p^pd7)sBr
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 i1cd9
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 E7L>5z
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 KnkmGy
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
UjI./"]O
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ?>;aD
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 _d]{[&
p4t
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator l zFiZx
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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