[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 F,JqHa9  
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1 Declaration concerning intellectual property d?4-"9Y  
2 Introduction 4 'Jl73#3  
3 Theory section 5 o<!tNOH  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ~s>Ud<l%r  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 3=IY0Q>/(  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 N683!wNX  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 F"t.ND
 
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Ky)*6QOw  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 AP(%m';  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 {@>6E8)H5  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
B q7Qbj  
3.4.3 Tasks of project . . K7]QgfpSZ  
4 Experiments 18 }&LLo  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Kl w9  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  +D|E8sz8  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ~P!%i9e_  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 b!z kQ?h  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 BS+=*3J  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 r$&WwH2^  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 B-[qS;PY%  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 '))=y@M  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2g%p9-MO]I  
5 Conclusions 56 w>6cc#>q  
6 Appendix 58 ;g_<i_*x#  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 9v(k<('_  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5VGr<i&A  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ]McDN[h:  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6|]e}I@<2  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Ogp@!  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 \mDBOC0eK  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 g)^g_4  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ;<nQl,2N  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ?=%#lZ&?  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 I'%ASZ  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 JG=z~STz  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 x^/453Lk  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Iz[wrtDI1  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator poVtg}n  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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