[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 Y@FYo>0O  
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1 Declaration concerning intellectual property 4C;;V m4~  
2 Introduction 4 GfONm6A  
3 Theory section 5 a 0SZw  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 wd`p>  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 hK?GIbRZ  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 <*5S7)]BP  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 :8yebOs   
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ZF7n]LgSc&  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7KgaXi3r  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 E@ea?Sx  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Gu$/rb?  
3.4.3 Tasks of project . . a6Vfd&  
4 Experiments 18 |4+'YgO  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 7Z>vQf B  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 >Na.C(DZ  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 8m0*89HEu  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Snkb^Kt  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Uu7]`Ul  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Xt$qjtVM  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 6ALjM-t=V  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 @b(@`yz.a  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ilL%  
5 Conclusions 56 h0F=5| B  
6 Appendix 58 ]xRR/S4  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 CR [>5/:M  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 %{ BV+&  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 LATizu  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 h,\{s_b  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6FDj:~  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 It3k
#A0  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 l%+ &V^:  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ^\PRzY  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 EV6R[2kl  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 NfDS6i.Fqp  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 x-i,v"8  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Sh#N5kgD  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 HzM\<YD  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator #M!u';bZ  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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