牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms !F!3Q4
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:
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .