[论文]硕士学位论文Route towards an optical dipole trap for single atoms [复制链接]

牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms V2g,JFp&  
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1 Declaration concerning intellectual property k(C?6Gfj  
2 Introduction 4 z}.!q{Q  
3 Theory section 5 j|FGb:  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Iwi>yx8  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 yY_G;Wk  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 V"%2Tz  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8A"[n>931  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 & d\`=e  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 #i-!:6sLA  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 T?!^-PD9*  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 9-o{[  
3.4.3 Tasks of project . . MVjc.^  
4 Experiments 18 Z%Y=Lx  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 F){f{-@)  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 v!t*Ng  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 MFX&+c  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 yZHQql%J O  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 H|0B*i@81  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 nuw90=qj!]  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 (Ew o   
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6ecr]=Cv  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 _8\Uukm  
5 Conclusions 56 n]ar\f  
6 Appendix 58 -2v|d]3qG  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 \@pl:Os  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 / Zz2=gDY  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 9XT6Gf56  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ll1?I8}5|  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 hOfd<k\A  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 KK(x)(  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ;PaB5TT(  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6TfL|W<  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ~Az20RrK)  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 o1MbHBb  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 A&$!s)8z  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 k:7UU4M 5  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 3, ,Z  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator IL3,dad'^  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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