[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 ",,.xLI7  
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1 Declaration concerning intellectual property ?6x&A t  
2 Introduction 4 REi"Aj=  
3 Theory section 5 iS"6)#a72  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 DZb0'+jQ  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 0R(['s:3`  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 +2Aggv>*  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 mRGr+m  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1Ak0A6E  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 FJ?]|S.?,  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 i??+5o@uTF  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4 EA$<n(A-  
3.4.3 Tasks of project . . .N\t3\9}  
4 Experiments 18 Ag2Q!cq  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 > #9 a&O  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |gINB3L  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Yc3\
 
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ^r7KEeVD  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 s`.J!^u`  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 _25PyG  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 7M?Sndp$  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 }20tdD ~  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 tO"AeZe%|  
5 Conclusions 56 _)3C_G1!  
6 Appendix 58 CR#-!_=4  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 7/
BjWU5*  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 #E<~W
pP  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 j{=}?+M  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
\lDh"  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ?A*<Z%}1?  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 H{EZ} *{M4  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 61HJ%  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Cyg(~7]  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 
3k8.5W  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 qk0cf~gz  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 "l#"c{ee{  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 6vJS"+ <  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 )RWukr+  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator MBQ|*}+;  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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