[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 r# 5))q-  
S+A'\{f  
1 Declaration concerning intellectual property mmm025.   
2 Introduction 4 IB:Wh;_x  
3 Theory section 5 S`TP#uzKu]  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 =NwmhV  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ^HumyDD6  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 t0p^0   
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 iy Zs:4jkc  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 g<O*4 ]=  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 u^SXg dj  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 vr2tIKvpn  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 0\O*\w?  
3.4.3 Tasks of project . . Mh>H5l.1i  
4 Experiments 18 x F7C1g(  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 iPX6r4-  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ~M`QFF  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Gd1%6}<~  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 [_Y\TdR  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7$'%*|C.  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ]W3D4Swq  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 7$x~}*u  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 _In[Z?P}  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ?#ue:O1  
5 Conclusions 56 |5S/h{gq  
6 Appendix 58 x&7%U  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1C(6.7l  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 EL$"MT}p  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 tmiRv.Mhn<  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 $Z(fPKRN/  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 (-Rh%ZHH  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 L{(\k$>'  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 U;o[>{L   
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 DG
}Y
Qr.L  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 VQF!|*#  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 {ve86 POY  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 mcAg,~"HB  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 i|+ EC_^<  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 zq-"jpZG  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator QIQ }ia  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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