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研究生: 吳柏憲
Wu, Bo-Hsien
論文名稱: 中空型光子晶體光纖捕捉冷原子之研究
Capture Cold Atoms in Hollow-core Photonic-crystal Fibers
指導教授: 余怡德
Yu, Ite Albert
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 53
中文關鍵詞: 光子晶體光耦極陷阱冷原子光學密度
外文關鍵詞: Photonic crystal, Optical dipole trap, Cold atom, Optical density
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  • 中空型光子晶體光纖的中心孔洞直徑約在6~10um左右,數10萬顆原子即可達到約1000的光學密度值,對於EIT實驗與SLP實驗提供了一個合適的實驗環境。本文記載了此計畫相關實驗架設與測詴結果,包含提供光耦極陷阱的850nm耦合測詴、探測光源的780nm耦合測詴、匯聚結構架設與雙側結構架設的評估等。實驗上在光纖前3mm處形成磁光陷阱,藉由從側向打入兩道推送光,使得原子團飛行3ms後中心與光纖重合,在SPCM多次累積量測下,比較了光耦極陷阱存在與否的吸收訊號差異以及連續開啟與間歇開啟的吸收訊號差異,確定光纖內約有15顆原子的存在,由於光纖耦合的不穩定現象逐漸加劇,本文的測詴就此結束。目前為止我們對光纖在真空腔內的變化行為以及原子在磁光陷阱與光耦極陷阱間的轉載機制仍然無法掌握,文末會對此做些討論以及提供日後可行的改良方式。


    第一章 簡介 1-1 EIT實驗簡介 1-2 新系統的實驗優勢 第二章 中空型光子晶體光纖 2-1 中空型光子晶體光纖簡介 2-2 HC-800-01與HC-800-02規格比較 2-3 光纖的切割方法 2-3-1 Fiber stripping 2-3-2 Fiber cleaving 第三章 中空型光子晶體光纖耦合測試 3-1 850nm耦合測試 3-1-1 擴束結構測試 3-1-2 Lens pair結構測試 3-1-3 850nm的輸出圖形 3-2 780nm耦合測試 3-2-1 擴束結構與Lens pair結構測試 3-2-2 輸出偏極測試 3-2-3 收光測試 3-3 850nm與780nm的匯聚耦合測試 第四章 磁光陷阱(Magneto Optical Trap) 4-1 磁光陷阱簡介 4-2 光路架設 4-2-1 Trapping光路架設 4-2-2 Hyperfine光路架設 第五章 光耦極陷阱(Optical Dipole Trap) 5-1 光耦極陷阱理論 5-1-1 電偶極與雷射光場的交互作用 5-1-2 捕捉力與捕捉頻率 5-1-3 多能階原子的光耦極陷阱 5-1-4 銣原子的光耦極陷阱 5-2 850nm光源系統 5-3 捕捉原子實驗的光路架設 第六章 中空型光子晶體光纖捕捉冷原子 6-1 推送光與探測光 6-1-1 光路架設 6-1-2 原子飛行影像 6-2 捕捉區域原子數估計 6-3 時序控制與弱光偵測器 6-3-1 時序控制 6-3-2 弱光偵測器 6-4 實驗結果 6-4-1 光纖內的原子訊號 6-4-2 吸收率的衰減行為 第七章 總結與展望 參考資料 附錄1 真空系統設計圖

    [1] M. D. Lukin, ” Trapping and manipulating photon states in atomic ensembles”, Review of modern physics, V75, 2003.
    [2] 陳易馨、余怡德,”慢光與光儲存在量子資訊科學之應用”,物理雙月刊三十卷五期(2008)
    [3] Y. W. Lin, H. C. Chou and I. A. Yu,”Using a pair of rectangular coils in the MOT for the production of cold atom clouds with large optical density”, Opt. Express, V16, 2008
    [4] 廖文德,碩士論文,”電磁誘發透明介質中靜止光脈衝的理論研究”,清華大學物理系(2008)
    [5] M. J. Renn, D. Montgomery and E. A. Cornell, ”Laser-Guided Atoms in Hollow-Core Optical Fibers”, Physical Review Letters, V75, 1995
    [6] R. F. Cregan, B. J. Mangan and P. St. J. Russel, ”Single-Mode Photonic Band Gap Guidance of Light in Air”, Science, V285, 1999
    [7] M. Bajcsy, S. Hofferberth and M. D. Lukin, “Efficient all-optical switching using slow ight within a hollow fiber”, Physical Review Letters, V102, 2009
    [8] Caleb A. Christensen, Sebastian Will, Wolfgang Ketterle and David Pritchard, “Trapping of ultracold atoms in a hollow-core photonic crystal fiber” Physical Review A, V78, 2008
    [9] Rudolf Grimm and Matthias Weidemiiller, “Optical Dipole Traps for Neutral Atoms”, arXiv: physicsV9902072v1, 1999
    [10] 童世光,碩士論文,”銣87原子的玻思愛因斯坦凝結”,清華大學物理系(2001)
    [11] 陳易馨,碩士論文,”銣87原子玻色-愛因斯坦凝結”,清華大學物理系(2006)

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