| 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 J-ErG!
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1 Declaration concerning intellectual property 06NW2A%wv
2 Introduction 4 gaU(e bsE
3 Theory section 5 ,uL}O]L
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 =J E 5/
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 B8 r#o=q1
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 v[]&yD
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 (9KiIRN
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1T
8|>2m 3
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ~j yl
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ^wD@)Dz
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5Ve
T8/7Q
3.4.3 Tasks of project . . d`3>@*NR<
4 Experiments 18 )E c /5=A
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 M)G|K a
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 O4 oI&i 7
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &%;K_asV;
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 '8c-V aa
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Gj&`+!\
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7e=s`j
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 %
U|4%P
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 \<%?=C'w~
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 -'u z%2 {
5 Conclusions 56 s
>7(S%#N
6 Appendix 58 IzlmcP 3
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 (%)<jg1
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 j[|mC;y.
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 zRFvWOxC\
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ]5+<Rqdbg
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 #\&64
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 [&+5E1%L
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6]fz;\DgP
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ]O0:0 Z \
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ?@H/; hB[|
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 C!^[d
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 v4VP7h6uD)
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 w0,rF WS
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 "f4a tuuXa
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator &6^QFqqW`-
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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