[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 RIO?rt;  
9h)8Mq+M  
1 Declaration concerning intellectual property E?KPez  
2 Introduction 4 `T7TWv"M  
3 Theory section 5 W_Hoa*~  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1x\k:2U  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 DS7L}]  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1MnC5[Q  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 R-OO1~W=  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ,`YBTU  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 P7bb2"_9  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;8eGf'  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 zOFHdd ,"g  
3.4.3 Tasks of project . . _j0xL{&&  
4 Experiments 18 B3?rR-2mEE  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 k4u/vn`&r  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ?K2}<H-  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 % a.T@E  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 "zQ<)Q]U  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 #9.%>1{6Y  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Ij =NcP  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 m}oR*<.  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 h7TkMt[l  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50  iD])E/  
5 Conclusions 56 |_7k*:#q:  
6 Appendix 58 ,RY;dX-#  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 .\ya  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 $o\z4_I  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 CQa8I2VF (  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 r%ebC  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 7gB?rJHV,  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 xJU]py~o  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 bqA`oRb\  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2]5Li/  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6J}Yr5oD  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
%xQ'i4`  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 *jPd=+d  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 XK@&$~iA3  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ANM=:EtP  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 2cIKph  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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