| 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 rxQ< 4
W3^.5I
1 Declaration concerning intellectual property *%3oyWwCd
2 Introduction 4 EY]a6@;
3 Theory section 5 USprsaj
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 &|C}
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ]5N zK=2{
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9J?W ' 8s5
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 26M~<Ic
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 <_t5:3HL
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7Unz Ie
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 *MI)] S
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 [ 6_"^jgH
3.4.3 Tasks of project . . .vK.XFZ8R
4 Experiments 18 TaOO q}8c#
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Lj iI+NJ
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Fqo&3+J4
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 d4J<,
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 zHV|- R
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 |ixGY^3;
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 9<v}LeX
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 f4
Q(
1(C
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ^1.7Juvb
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 @m?{80;uQ
5 Conclusions 56 $Buf#8)F*
6 Appendix 58 Q TYYghz
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 d Qai4e>[
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 sYW[O"oNi
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 q@%h^9.
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 LP ,9<&"<
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 [%jxf\9jJ_
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 E`tQe5K
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 '6X%=f'^b
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 dhW<p 5
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 GQ<Ds{exs>
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 `dO}L
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 YN^T$, *
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 O ^0 "
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 _W |R;Cz]
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 0Z,{s158L
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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