[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 Lai"D[N  
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1 Declaration concerning intellectual property (Lnh> '2  
2 Introduction 4 :6V8  
3 Theory section 5 f lB2gr^  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 %A3Jd4DH  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 `l"~"x^Rr  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 *cIXae^Y7  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 e_TDO   
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 e AjtWqg  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 q?&&:.H"?5  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 BYU.ptiJJ  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 /$(D>KU  
3.4.3 Tasks of project . . zn|}YovY+  
4 Experiments 18 n4johV.#  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 qa6~N3*  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ez{&Y>n  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 J?'!8,RX  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 @H
I5;z  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Je,8{J|e  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ty>O}9%  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 $hio(   
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 jQ*Qh  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 RMK U5A7  
5 Conclusions 56 9"S3AEI  
6 Appendix 58 WM
26-nR  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 pG&.Ye]j  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 hM}2++V  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 mLE`IKgd]  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 z@~rm9d  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 G<'S  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65  t2iFd?  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 n:P}K?lg  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2dfA}i>k  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 8@-US ,|  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 uypD`%pC  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 X*KT=q^?n  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 GF&"nW9A  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 M3%<kk-_  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ']Z8C)tK  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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