[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 P~#jvm!  
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1 Declaration concerning intellectual property <s:Xj  
2 Introduction 4 #4hP_Vhc  
3 Theory section 5 A#i-C+"}  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5  2O  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 SX4p(t  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 cD>o(#x]  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 K%g\\uo   
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 v ipmzg(S  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10  [ ~E}x  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 (-#{qkA  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 m&\Gz*)3  
3.4.3 Tasks of project . . T;%SB&  
4 Experiments 18 cnj_tC=zt  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 gV7o eZ5  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 :Y'nye3:  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 D9Z5g3s7R  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 qvscf_%FM  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 w.3R1}R  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 wVvU]UT  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 =_86{wlk  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 @4|/| !  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ( r O j,D  
5 Conclusions 56 e`oc#Od&x]  
6 Appendix 58 Ju\"l8[f  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 l
ghzd6  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5Q88OxH  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 H0HYb\TX?  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 jQDxbkIuzE  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 BE2{qO{  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 0(kp>%mbB  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 E%e-R6gl  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 V O
X>Sl  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 >"[u.1J_'I  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 joG>=o  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 dO@iq^9-  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2V]2jxOQ  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 pGFocw  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator a$GKrc,z  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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