[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 _, /m  
I&qT3/SVI  
1 Declaration concerning intellectual property +Ck F#H ~  
2 Introduction 4 g PogV(
V  
3 Theory section 5 >l{<p(  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ufm`h)N  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 x F7C1g(  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4]RGLN  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 jftoqK- p  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6W."hPP  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 LJDX6]4n  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Ath^UKO"  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 w<-8cvNhiz  
3.4.3 Tasks of project . . nJ |O,*`O  
4 Experiments 18 7$'%*|C.  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Iw
hZzw w  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 n!~mdI&  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 sF
^3KJ|  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &Al9%W  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 >tXn9'S  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 c%c/mata?  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ww82)m8  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 o1=
'Fr  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 He="S3XON  
5 Conclusions 56 1ux~dP  
6 Appendix 58 >K**SjVG
 
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 [4sI<aH  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 LS@[O])$'  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 &#aQ mgDF  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 =wH
H
R1e  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 EL$"MT}p  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2f ]CnD0$  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 t QkEJ pj  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 q3Re F_  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4 F~e3  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6rP[*0[  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 rXXIpQRi$S  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 /-JBzU$  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 pe=Ou0  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator cMOvM0f  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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