牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms ]j=Eof%Rc
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1 Declaration concerning intellectual property ?W6qwm,?L
2 Introduction 4 O
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3 Theory section 5 U,;a+z 4\
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 :TPT]q
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3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ]$4DhB
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Z$a5vu*pg
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 NU]+ {7
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 #o>~@.S#:0
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 [UP-BX(
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 %S'gDCwq
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 qdss(LZ
3.4.3 Tasks of project . . 5o v F$qn
4 Experiments 18 7? 1[sPM
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 As5*)o"&
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ?.A ~O-w
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 C i?BJ,
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 -V C
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4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 jV}tjwq
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 sf7~hN*
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 RWX?B
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 xE.yh#?.k
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 x/<eY<Vgm?
5 Conclusions 56 [Yi;k,F:
6 Appendix 58 u0o}rA
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ls;! Og9
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 )\`.Ru~,
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 )o=ip m[
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 KxA ^?,t[
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 cs-wqxTX[$
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 006 qj.
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 =x &"aF1
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6d# 7
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 c[E "
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 cZb5h 9
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 dcn/|"jr
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 f4mQDRlD
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 7o99@K,
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator oe4r_EkYwW
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
