[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 &I8,<(`  
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1 Declaration concerning intellectual property ^H'zS3S  
2 Introduction 4 S[fzy$">  
3 Theory section 5 5MJ`B:He+  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 owA3>E5t&  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 jd;=5(2  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 L]{ 1"`#  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 {;4AdZk  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ;I'pC?!y  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 `Q!|/B  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ~__]E53F  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Ya] qo]  
3.4.3 Tasks of project . . l[]K5?AS>-  
4 Experiments 18 9F~U% >GX  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 D$k4
0Mz  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 XZhX%OT!  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ?'H);ou-p  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 )i&9)_ro  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ehE
XC  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 A:3bL: ;t  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 WXj}gL`  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 [07N<<  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 SJ1 1LF3)  
5 Conclusions 56 ['pk/h  
6 Appendix 58 iqCKVo7:M  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 E^S[8=  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 wC@5[e$  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 VXvr`U\  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 P>%\pCJ])  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ToIvyeFr  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 =LJc8@<:f  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 T{M~*5$  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 D%cWw0Oq  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Y
>-|`2Z  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 m`UNdFS  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 d
,au&WZ;_  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 _xign
3  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 TDg#O!DUF  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator za7h.yK}  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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