[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 ^N<aHFF  
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1 Declaration concerning intellectual property .$-;`&0cZ  
2 Introduction 4 9mDdX
 
3 Theory section 5 t_Eivm-,B  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 a^&"gGg  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ?/&X_O  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 R WY>`.su  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 =r/K#hOR\J  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ??nT[bhQ  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3/vtx9D  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ODu/B'*  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 =~O3j:<6  
3.4.3 Tasks of project . . &;ddnxFI  
4 Experiments 18 -btNwE6[.  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 &pI\VIx ?  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |5;,]lbt  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 v>K|hH  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Tr;.%/4Q  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 |h $Gs2  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ^r}Uu~A>  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 DH\Ox>b=  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 aN"
YEL>w  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2f:hz  
5 Conclusions 56 g[i;>XyP  
6 Appendix 58 7x`$A  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 E*)A!2rlK  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 xqk(id\&  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6p;Pf9 f  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 0*:n<T9  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 rs4:jS
$)  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 P
q~#SxA~  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 =4q5KI  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 kN 2mPD/  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 dh]Hf,OLF  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 u@D5SkT  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 0e>?!Z E  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 j*8Z
e!^  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 d.ywH;  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator OtL~NTY  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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