[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 vW YN?"d  
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1 Declaration concerning intellectual property H:p(C?tk{  
2 Introduction 4 MhJq~G p  
3 Theory section 5 [+ 1([#  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 kw?RUt0-V  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 }2JSa8  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 h:j-Xd$H+  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 q$U;\Mg)  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9  rd. "mG.  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 VZw("a*TB  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 @HaWd3  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 p2w/jJMD  
3.4.3 Tasks of project . . #YhKAG@|  
4 Experiments 18 PvKe|In(  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 =d( 6 )  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 <>
2QDI6_  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Y@;bA=Du}  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 [o>/2  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 )lH?XpfTjm  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 o$Hc5W([Z  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 kA\;h|Y3  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2lXsD;[  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 S.M<
(  
5 Conclusions 56 M!mTNIj8~  
6 Appendix 58 n |.- :Zy  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 CbK7="48  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ]Jv Z:'g}  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 l,sYYU+iY  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 -/7[_,  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 .hZ =8y9  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 a?Q~C<k  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 .{)b
^gE  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 `| R8WM  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 LOe!qt\&  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 `M"b L|[R  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 L'z?M]  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 %3"3OOT7  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 9.PY49|  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator /sJk[5!z  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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