[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 ygeDcnvR]  
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1 Declaration concerning intellectual property Gq_-Val]"  
2 Introduction 4 p`nPhk,:b  
3 Theory section 5 !1n8vzs"c  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 HODz*pI  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 V?Z.\~
 
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 >RPd$('T  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 \ W?R  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 e?`5>& Up  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ?|
WoIV.  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ?notxE7 ]  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 _2k]3z?  
3.4.3 Tasks of project . . M~WijDj  
4 Experiments 18 @S|jC2^+h  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 jx.[#6e  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 a
\IP12F?  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 i:rFQ8I  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 CqHK%M  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 lrWV#`6!+  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 8~9030>Q  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 af#pR&4}   
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ?6
L&WB  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 @Ys!DScY,  
5 Conclusions 56 AtU v71D:  
6 Appendix 58 u$*56y  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 E Q4KV  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 chV9_(8  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ysmNio  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Sr
FS#  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 CNr/U*+  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 )x}l3\s  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 K+Z+wA?  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 psnTFe  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 \Y|~2Ls8tu  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ?."&MZ  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6(]tYcC  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 G2]4n T  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 +
Vo}F  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator rj6tZJZ#o0  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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