[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 =[O;/~J%:  
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1 Declaration concerning intellectual property KrQ8//Ih  
2 Introduction 4 ! H)D@,@&  
3 Theory section 5 * /S=9n0  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 c'=p4Fcm  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5
l\=M'D  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 M<3P  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 *$ZLu jy7  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 L< MIl[z7  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 qTA
@0fL  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 qg;[~JZYKi  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 *D: wwJ  
3.4.3 Tasks of project . . qb+vptg
@I  
4 Experiments 18 Nz+Jf57t  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 fJ[(zjk  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ,UFr??ZKm  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 pN+lC[C  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 @_&@M~ u  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 %N!2 _uk5  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 D`=hP(y^  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Ybr&z7# 2  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ,!"\L~6  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ;c5Q"  
5 Conclusions 56 Z3K~C_0Cnu  
6 Appendix 58 e[t+pnRh  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 b469  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 tlU&p'  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ER:)Fk>_  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 kcd~`+C  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 tA+ c  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 v)(tB7&`=  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 XgUvgJ  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 hSmu"a,S  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 i%7b)t[y  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 }e/P|7&  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 $=8?@My<  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 F=C8U$'S  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 7Zl-|  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator sF?N vp  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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