[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 |-:()yxs  
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1 Declaration concerning intellectual property -t!~%_WCv  
2 Introduction 4 l+KY)6o  
3 Theory section 5 ua3~iQj-  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ]cHgleHQ  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 9X}10u:  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 d,k!qjf=r  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 E(>=rD/+  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 (7wc*#}  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 M\uiq38  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 W+I!q:p4H  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 @0Ic3C[rH6  
3.4.3 Tasks of project . . <? q?Mn  
4 Experiments 18 'OITI TM  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 f,U.7E  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 \V;F/Zy(  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 =W(Q34  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 /6)<}#  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 n@<YI  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 t%d Z-Ym  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 |mZxfI  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 KI"#f$2&  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 01 }D,W`  
5 Conclusions 56 bV^rsJm  
6 Appendix 58 /C
rSu  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5%Y3 Kwyy  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 *3+4[WT0]a  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g9 .Q<JwO  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 j*|VctM  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 T^zXt?  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 x+\`gK5  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 /2&c$9=1  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 9)l$ aBa  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 hZ|z|!g0  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 \[;0KV_  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 >xN .F/[K  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ) ;EBz  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 1.}d.t  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator %Hu5K>ZNYp  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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