| 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 ?>8 zU;Aj
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1 Declaration concerning intellectual property K)+l6Q
2 Introduction 4 -],?kP
3 Theory section 5 w2+]C&B*
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 weV#%6=5\
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 gJxVU41
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 \, !q[nC
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 SU'9+= _$
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 KaE ;4gwM
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ,rI
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3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 -C}59G8
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1$VI\}
3.4.3 Tasks of project . . mJ>99:W+
4 Experiments 18 E`n`#=xKR
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 !O6Is' %B
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 dO;vcgvb
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 -!>ZATL<B
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ?1:/
6
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 @!/fvP
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 8@KFln )[
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 pf@ }4PN}
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 0r ;
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4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 u2B W]T]
5 Conclusions 56 ]C6[`WF
6 Appendix 58 X&?lDL7?
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 w00\1'-Kz
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 }!]x|zU.=
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 )v{41sM+
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 K('l H-3wS
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 doO
Ap9%
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ~: <@`
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 d"6]?
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Fg\| e%
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ^s ~n[
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 KBRg95E~]l
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 *-AAQ
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 : KP'xf.
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 T5jG II a
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ]|t.wr3AU
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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