[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 b>_o xK  
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1 Declaration concerning intellectual property eeIhed9  
2 Introduction 4 ~L]|?d"  
3 Theory section 5 dL:-Y.?0M  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 rMXN[,|v  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 KgV3j]d  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 =nz}XH%=  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 soPLA68  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 g$n7CXoT  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 *?o{9v5}(  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 F8hw#!Aq  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 {-
ZFp  
3.4.3 Tasks of project . . WegtyO  
4 Experiments 18 !GOM5z,  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 K )[]fm  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  rL/H2[d  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 $`APHjijN  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Tfh 2.  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 AoY-\E  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Z1zVwHa_  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 H|,Oswk~-  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ?MXejE
C  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 nv)2!mAh\  
5 Conclusions 56 "mX\&%i6\p  
6 Appendix 58 *Kyw^DI  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Rfn9s(m  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Xm+8  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 -r#X~2tPzD  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ;_8#f%Y#R  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 *ohL&'y  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 CQwL|$)]Y  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 r
I^zB mrr  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 9Kg21-?  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 [FK<96.nt  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ;g6M%;1-  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 )=\#UE+W  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Y^36>1.:  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ]DZE%  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator U;bK!&Z  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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