[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 U3c!*i  
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1 Declaration concerning intellectual property sE(mK<{pk  
2 Introduction 4 3Q+THg3~?  
3 Theory section 5 `&/zOM
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3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 RAEiIf!3  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 f^XfIH_#  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 GwlAEhP  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 oX1{~lDJl  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 S#7.
y~e\  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 }KrZ6cG9#  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 RK=YFE 0  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 |<7nf75c}  
3.4.3 Tasks of project . . LZ~$=<  
4 Experiments 18 <.6$zcW  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ch}(v'xv(  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 TWQ{, B  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 V6 ,59
  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 F(:]lM|  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 UBy:W^\g  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 o"A%dC_  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 /F @a@m|  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 D&&11Iz&  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 R:DW>LB  
5 Conclusions 56 6~Xe$fP(  
6 Appendix 58 o#&;,9  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 utwqP~  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 )c<5:c
 
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 qdVExO&  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 c7N`W}BZ  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 }+f@$L  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 >@d=\Kyu  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 E%+1^ L  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 X<"W@  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 g8w5X!Z  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 )Ikx0vDFQ  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 <El6?ml@  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 A@"CrVE  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 M0%):P?x  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator x:Kca3pv_  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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