[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  Js'COO  
Jel%1'Dc^  
1 Declaration concerning intellectual property ^kt#[N  
2 Introduction 4 73Tg{~  
3 Theory section 5  @X  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 #^%Rk'W  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ezC55nm  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ]J?5qR:xCy  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 q
yQPR  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Eki7bT@/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 >x(^g~i  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5-5qm[.;  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 S!up2OseW  
3.4.3 Tasks of project . . /,c9&it(M  
4 Experiments 18 (:vY:-\ bO  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6n45]?  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |P>> ^,iUn  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1!0BE8s"@  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 c]t=#  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 aG`G$3_wx  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 O9:vPbn  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 e J2wK3R  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 =/Vr,y$  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 P=(\3ok  
5 Conclusions 56 Gk'J'9*  
6 Appendix 58 !@p@u;djJ  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 @1^iWM j  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 /'!F \ kz  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 &*T57tE  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 xa5I{<<U  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63  UTHGjE  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 BVC\~j j  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 b"/P  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 &yp_wW-  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 qwiM.b5  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ~,m6g&>R  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 _N.ZpKVu  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 -8#Of)W  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Y]^[|e8  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator +Y'(,J  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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