[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 !F!3Q4  
8(X0 :  
1 Declaration concerning intellectual property klWYuStZ  
2 Introduction 4 n"aCt%v  
3 Theory section 5 xk~Nmb}  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 n<V1|X  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 qX>Q
+_^  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 L&Qi@D0P  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 |h9sn;P  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 `{FwTZ=6{  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 KO]N%]:&~  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ecH/Wz1  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 A~-#@Z  
3.4.3 Tasks of project . . "EftN5?/  
4 Experiments 18 f1+qXMs  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 7el<5chZ  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 p {%t q$}.  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Fm j=  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 BH:  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 [ug,jEH"S  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 &A50'8B2A  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 CdhSp$>  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 }WP-W  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 T<jfAE  
5 Conclusions 56 nx4P^PC  
6 Appendix 58 >mIg@knE  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 /3^P_\,>f  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 E;-qP)yU  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 u39FN?<^  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 %]Cjhs"v  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 @Y'I,e  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1 ycc5=.  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 QdDtvJLf  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 aMCO"66b  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 LR$z0rDEM  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 t;Wotfc[#0  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 -0~IY  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ;A^K_w'  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 :Z2tig nL  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator kHU"AD}.  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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