| 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 F-D9nI4{X
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1 Declaration concerning intellectual property }%x 2Z{VF
2 Introduction 4 .hPk}B/KV
3 Theory section 5 6QO[!^lY
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .!/w[Z]
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 !Z]#1"A8
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 bvzNur_
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Kg4\:A7Sa.
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 /Ps/ m!
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 -Ri/I4 Xj
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 "tdF #>x
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 __LR!F]=i
3.4.3 Tasks of project . . rvfS[@>v
4 Experiments 18 R2,Z`I
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 C&wp*
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 $ S(<7[Z
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ||yx?q6\h
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 >h)D~U(H
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ? DJ/Yw>>3
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 eO% w
i.Q
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 S*PcK >
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 O2N7qV3 U,
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 "}*5'e.*
5 Conclusions 56 [L(qrAQ2|z
6 Appendix 58 $y{r M%6JU
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 (r*"}"ZG
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 -A1@a= q
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ^-nL!>FYY
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 `s8* n(\h
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 q8 &\;GK|
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 AcHr X=O
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ( sDZ&R
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 1#tFO
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Oz{FM6
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 = q \TW z
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 :Eb=jWA
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Nhf@ Y}Cu
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 BFnp[93N
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator CWdpF>En
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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