[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 Z$~Wr3/  
zT*EpIa+LS  
1 Declaration concerning intellectual property pQ!NhzQ  
2 Introduction 4 |fOQm  
3 Theory section 5 iE!\)7y  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 v:nm#P%P  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 nYLq%7}k  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 w?Cqe N  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 7q^osOj"  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 "VRcR  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 >PGW>W$  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 F/IXqj  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 HSE9-c=  
3.4.3 Tasks of project . . :]v%6i.  
4 Experiments 18 C%9;~S  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 %l(qyH)*  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 -O:+?gG  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 # 4L[8(+V  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 )xy1DA  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 /ZUKt  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 L#1YR}m  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ! av B&Z  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 !-_0I
:m  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5IE2&V  
5 Conclusions 56 PV<=wc^  
6 Appendix 58 Ep>3%{V  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
[I^>ji0V  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 DpI)qg#>V  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 /GD4GWv :  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 dgh)Rfp3  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6sJN@dFA  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65  yl0&|Ub  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 w]J9Kv1)-  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 wC+_S*M-K  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 cah1'Y  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1JMEniB+9  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75  \09eH[  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ^I*</w8  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 s<Px au+A  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator B2w\  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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