[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 FW3E UC)P  
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1 Declaration concerning intellectual property M $EHx[*5  
2 Introduction 4 @3b@]l5  
3 Theory section 5 Y)(w&E>1  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 H8@z/  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 8WQc8  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 +g1+,?cU  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 lFA-T I&  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ?mVS
c/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 _\@zq*E  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 PbxQ \.  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 qM Qu!%o  
3.4.3 Tasks of project . . nD 4C $  
4 Experiments 18 6"[,  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |{%$x^KyJ  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 .k up[d(  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 v$;URF%^  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Sy*p6DP  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 oj?y_0}:^  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 |Zo36@s  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 I&^hG\D  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ]gA2.,)}D  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 D~Q-:G$x  
5 Conclusions 56 G_k_qP^:  
6 Appendix 58 NP!LBB)=Y  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 JnQ@uZb`  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 =yJV8%pa  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 d,'gh4C  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 xA*6Z)Y  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 &[PA?#I`  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 zqXDD; w3  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 x>J(3I5_b  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 *xx)j:Sc2  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 _3g!_  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Ak}`zIo  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 i\4YT r,  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ][8`}ki 1  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 fCO<-L9k$  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator NJ$Qm
.S  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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