A versatile system for the study of light-matter interactions at the level of individual particles

Author

Bianchet, Lorena Cecilia

Director

Mitchell, Morgan W.

Date of defense

2022-02-25

Pages

91 p.



Department/Institute

Universitat Politècnica de Catalunya. Institut de Ciències Fotòniques

Doctorate programs

Fotònica

Abstract

In this thesis, a single-atom trap in a "Maltese cross'' geometry (MCG) was designed, built up and characterized. A MCG atom trap uses four in-vacuum lenses to achieve four-directional high-numerical-aperture optical coupling to single trapped atoms and small atomic arrays. Here, we describe the theoretical background, the design, and the optical methods used for trapping and cooling atoms in a MCG geometry optimized for high coupling efficiency. We also characterize the resulting properties of the trap and trapped atoms. For this propose we measure occupancy, loading rate, lifetime, temperature, fluorescence anti-bunching and trap frequencies using current best practices. We also report another use of the optical control and coupling offered by the MCG: we use the two on-trap-axis lenses to produce a 1D optical lattice, the sites of which are stochastically filled and emptied by the trap loading process. The two off-trap-axis lenses are used for imaging and single-mode collection. Correlations of single-mode and imaging fluorescence signals are then used to map the single-mode collection efficiency. We observe trap characteristics comparable to what has been reported for single-atom traps with one- or two-lens optical systems. This shows that four-direction high-NA coupling can be achieved with little reduction in trap performance. Finally, we conclude with the near-future plans of the experiment.

Subjects

539 - Constitució física de la matèria

Knowledge Area

Àrees temàtiques de la UPC::Física

Documents

TLCB1de1.pdf

9.683Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)