[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 2
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aChyl;#E  
1 Declaration concerning intellectual property 88\0opL-  
2 Introduction 4 : tKa1vL  
3 Theory section 5 sHC4iMIw  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 <xOv0B  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 "RPX_  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 )c vA}U.z  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 > <cK
  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3KFw0(S/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 'BY{]{SL  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Rv R,V  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ?'F>DN  
3.4.3 Tasks of project . . t[Dg)adc  
4 Experiments 18 -:92<G\D  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 +3B^e%`NPm  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
d4@\5<  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 L`E^BuP/  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 H]v"_!(\  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 a&yIH;-  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 -oGJPl{r  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 '^Kmf
c  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Gt{'` P,&9  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 -~z]ut<Z  
5 Conclusions 56 .O9A[s<  
6 Appendix 58 S,&tKDJn  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 c-S_{~~  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 XI6LPA0%  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 0fc]RkHs"  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 7/*a
 
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 V,>_L  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 [5&zyIi  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8ut:cCrmg  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Jz(!eTVs  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Mv9q-SIc[  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 G/tah@N[7  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ZSL:q%:.  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 A/kRw'6  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 d~[^D<5,D  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator v@OyB7}  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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