| 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;Qv
Xw7{R
1 Declaration concerning intellectual property t6'61*)|0
2 Introduction 4 hq/J6 M
3 Theory section 5 T*h!d(
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 AIuMX4n b
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 X^zYQ6t
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 UF@IBb}0
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 aB6Ye/Io
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 rr |"r
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 28nm Q
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 rkxW UDl
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 / Zo~1q
3.4.3 Tasks of project . . # v.L$7O
4 Experiments 18 q1 YLq(e
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 `kv1@aQPL
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 [NYj.#,oR
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ?VFM ]hO
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ?22d} ,.
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 - #3{{
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Q]< (bD.7
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 12 idM*
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 tf4*R_6;1$
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 n
vm^k
5 Conclusions 56 `vudS?
6 Appendix 58 +0VG[ c\8
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 p1+7 <Y:
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 $Axng
J c
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 $fj])>=H
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 wD`[5~C{
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 IuNkfBe4m
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @4;&hP2Z:
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #nKRTb+{
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 AlO,o[0
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Vl< `|C>
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 hQXxG/y Fm
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Hw Z^D= A
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 >A3LA3(
c
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 x8Q~VVZr
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator cn$5:%IK
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
|