臺灣博碩士論文加值系統

為了實現波色愛因斯坦凝結，經過審慎評估過後，決定重新建立一套新的系統，就是所謂的雙磁光陷阱系統，要利用兩個位於不同背景壓力下的磁光陷阱來產生波愛凝體，其中，低真空的磁光陷阱的功用是在於捕捉背景壓力下的原子團，在藉由一到滿足共振頻率的雷射光產生的推力將低溫原子送達到位於高真空的磁光陷阱中做降溫的機制，在本篇論文當中，主要是以建立一套雙磁光陷阱以及對於如何輸送原子到第二個磁陷阱做一些研究。第一章的內容為介紹近幾年來原子分子物理的發展，第二章則是對於基本原理的描述，第三章是針對本實驗室的雙磁光陷阱系統做概略的介紹，讓讀者稍微了解我們實驗室的系統，第四章主要針對第一個磁光陷阱中的原子做量測與最佳化，第五章則是介紹第二個磁光陷阱架設與最佳化過程，我們在第一個
磁光陷阱中所捕獲的低溫元子約有1.3 x10^9個，從第一個磁光陷阱推一次原子到第二個磁光陷阱時，可以捕獲到5.77 x10^7個，推的效率為4.4 %。藉此論文希望可以對以後的研究者有幫助，當然能夠藉由此系統能夠達成玻色愛因斯坦凝結的現象更是我內心所盼望的。

To realize Bose-Einstein condensation (BEC) ,we decide to build up a new system called “ Double Magneto-Optical Trap”(DMOT)in our lab. This is different from the old system (single Magneto-Optical Trap).
In DMOT system, we use a chamber as the first MOT, and second MOT is a cell made with Pyrex .We trap the atoms in the first MOT，the number of atoms is 1.3 x109.After trapping the atoms, a laser beam named
”Push beam” pushes atoms from first MOT to second MOT. The frequency of the push beam is on resonance(|5S1/2,F=2>�逖5P3/2,F’=3>).The second MOT is collecting the atoms from first MOT. We trap 5.77 x10^7 atoms in second MOT per push time. The efficiency is 4.4 %.We need enough atoms in evaporative cooling which is an important step before the birth of BEC. In my thesis, we have succeeded in building the DMOT system ,and also transported the atoms from first MOT to second MOT .To realize BEC, we still have some works to do in the future. This is the beginning ,I believe we can see the beautiful phenomenon of BEC in this new system .

摘要…………………………………………………………Ⅰ
致謝…………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………Ⅲ

第一章 簡介…………………………………………… 1
第二章 基本原理介紹………………………………… 3
2.1 都普勒冷卻 & 磁光陷阱……………………… 3
2.1.1銣原子能階………………………………… 3
2.1.2都普勒冷卻 ………………………………… 4
2.1.3磁光陷阱……………………………………… 5
2.2 雙磁光陷阱傳輸計算……………………………… 10
第三章 實驗系統架設…………………………… 14
3.1 雷射系統介紹…………………………………… 14
3.1.1外腔雷射鎖頻系統………………………… 14
3.1.2陷阱雷射系統架設………………………… 19
3.1.3 MOPA系統架設……………………………… 19
3.1.4 Repumping雷射系統架設………………… 22
3.1.5 Probe雷射系統架設……………………… 24
3.2 真空系統介紹 …………………………………… 27
3.2.1 Chamber…………………………………… 27
3.2.2 Trapping Cell…………………………… 27
3.2.3 組裝以及抽真空系統 …………………… 30
3.2.4 銣原子源以及偵測系統………………… 34
3.3 磁場線圈介紹…………………………………… 37
3.3.1 1st MOT 的線圈製作……………………… 37
3.3.2 2nd MOT 的線圈製作……………………… 38
3.3.3線圈磁場量測以及相關數據……………… 43
3.3.4冷卻系統介紹……………………………… 52


第四章 原子數量測與1ST MOT最佳化…………… 55
4.1 1ST MOT最佳化…………………………………… 55
4.1.1 Repumping雷射功率與原子數最佳化…… 56
4.1.2磁場梯度和雷射調頻與原子數最佳化…… 56
4.1.3陷阱雷射功率與原子數最佳化…………… 60
4.2 量原子數原理介紹……………………………… 65
4.3 結論……………………………………………… 66
第五章 2nd MOT架設與最佳化…………………… 69
5.1 2nd MOT架設………………………………… 69
5.2 2nd MOT最佳化……………………………… 69
5.3 結論………………………………………… 70
第六章 總結以及展望…………………………… 73
參考資料 ………………………………………… 74

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