| 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 Jy "\_Vv l
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1 Declaration concerning intellectual property &w`Ho)P
2 Introduction 4 R47y/HG,
3 Theory section 5 a+ O?bO
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 u#y)+A2&!
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 CK|AXz+EN
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 cH :&S=>h
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 #)48 dW!n
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Fo%`X[ ?
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 L} )*ck
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Uugq.'>
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 umAO&S.+M
3.4.3 Tasks of project . . { ] 0T
4 Experiments 18 <4@8T7
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 L\bc R
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 9B83H V4 J
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 PQYJn x}
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :P%? !'M
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 i-p,x0th
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ZWjje6
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 >o& %via}
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 GiK,+M"d
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 L*4= b
(3
5 Conclusions 56 y@2"[fo3~
6 Appendix 58 U,fPG/9
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 +7
j/. R
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 nox-)e
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 " s_S!;w@
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
rf'A+q
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 dNqj | Vu
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ZZ :* c"b:
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 i& %dwqp
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 QR~4F e
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 cG@W o8+
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 28+{
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 -*ZQ=nomN
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 "A~D(1K
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 z^4+U n
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator t.O~RE
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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