[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 Q;M\P/f  
b)@x@3"O  
1 Declaration concerning intellectual property wQ.zj`?$(  
2 Introduction 4 %>z}P
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3 Theory section 5 tB7aHZ|  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 XITQB|C??$  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 > `M\xt  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Ymvd=F   
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 giq`L1<  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ?[">%^  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1vb0G;a;|  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;_ton?bF  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 eL!6}y}W  
3.4.3 Tasks of project . . de=T7,G#  
4 Experiments 18 jd*H$BU^  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 \O~P !`  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 aQ. \!&U  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 WI3!?>d  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2S/7f:  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ~Sq >c3Wn  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2{N0. |5  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 v
~3q4P  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 "{lnSLk  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 VxoMK7'O=/  
5 Conclusions 56 h,g~J-x`|  
6 Appendix 58 bcfOpA  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 k,& QcYw  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Af~AE2b3"  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 -9EbU7>!  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ?`$4ZDM  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 tWuQKN`_  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 =t2epIr5  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 zx*f*L,6F  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 }Of^Y@{q.  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 k6\c^%x  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 LTHS&3%2  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 i%2K%5{)$D  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 =Ju}{ bX  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76
Pc<ZfO #  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 9Wn0YIc  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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