| 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 $
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1 Declaration concerning intellectual property z+yIP ?s}(
2 Introduction 4 \ /o$io,kV
3 Theory section 5 $?G@ijk ,
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4n@lrcq(
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 b' y* \9Ru
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 *_o(~5w-K
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 EZ]4cd/i
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 dQ.# 8o=
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ,_I
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3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 /uj^w&l#
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ~<m^
3.4.3 Tasks of project . . 0!_?\)X
4 Experiments 18 0)332}Oh
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 YAOfuas]j
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 AcPLJ!y
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2!D z9m3
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 h @!p:]
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 :aej.>I0
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
j)?M
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 C,Nf|L((6
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 O
{1" I
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 pO c2V
5 Conclusions 56 5M0Q '"`F:
6 Appendix 58 gHrs|6q9
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 dm 4Q'u
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 <gkE,e9
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Q=`yPK>{$N
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 H@=oVyn/
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 K8;SE !
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 <\~v$=G
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 HcsV q+
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
?<EzILM
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 w={q@.
g%
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 I)Xf4F S@
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ( Xh <F
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 +[!S[KE
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 vW 1^
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator pj$J A
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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