[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(p kj  
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1 Declaration concerning intellectual property ql5NSQ>{  
2 Introduction 4 -W(O~AK  
3 Theory section 5 kP9DCDO`[5  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 :ND5po#(  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 l~,5)*T  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 vn@9Sqk  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 c&.>SR')  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ?yfk d:WD  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 @b\/\\{  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 B1>aR 7dsf  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 g$s"x r`:  
3.4.3 Tasks of project . . * 8n0  
4 Experiments 18 9L;fT5Tp7  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 )CQ'kHT<e  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 5BCHWX*y  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 OosxuAC(  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 'Z#8]YP`  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 fOEw]B#@  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 JQQP!]%}  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 b: UTq 7^  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5LU8QHj3  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Q?KWiF
A}'  
5 Conclusions 56 E7-il;`cKn  
6 Appendix 58 ]6NpHDip1  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5y;texsj[  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 K^j7T[pR  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 MPx%#'Q  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5J
d(&k8%  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ca/AScL  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 =n>&Bl-Bl  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 r9<OB`)3+  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 fB+4mEG@  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 (LzVWz m  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 v0)I rO  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Jhdo#}Ub  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 f QSP]?  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 5[3vup?  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator }t}y  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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