[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 c*LB=;npI  
h!l&S2)D`  
1 Declaration concerning intellectual property )EQWc0iKG  
2 Introduction 4 qRk&bF/  
3 Theory section 5 =.197)e  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 yH}(0  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 t[$C r;  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 )BI6nU  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 LLp/ SWe  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 GZY8%.1{"a  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 cm`Jr#kl{  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 epw*Px  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 o@SL0H-6|  
3.4.3 Tasks of project . . hRK&  
4 Experiments 18 CJ+/j=i;~c  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 @Z9X^Y+u^h  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 B",5"'id  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 CG@3z@*?.  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 GQ=Zp3[  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 iveJh2!#<  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2>%
|PQ  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 z4GcS/3K  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 $7k"?M_  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2% ],0,o  
5 Conclusions 56 k:1p:&*m  
6 Appendix 58 Da.eVU;  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 fC6zDTis8A  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 QH~;B[->  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 S$O+p&!X  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 tOUpK20q.@  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 %H)^k${  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Vf28R,~m  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7 'T3Wc  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ['~E _z  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6-"@j@l5<  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 >4n\  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 V{#8+  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 "==fWf  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ].AAHu5  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 5"~F#vt  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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