[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 c\FyX\i  
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S#x  
1 Declaration concerning intellectual property 1Lz`.%k`:  
2 Introduction 4 h`+Gs{1qw  
3 Theory section 5 .O @bX)  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 u_
.V]Rjc  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 9\3%5B7  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 w8:F^{  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Pc{D,/EpR  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 vW]Frb  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 &RRggPx"k  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 I9*o[Jp5  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 C&D]!ZvF  
3.4.3 Tasks of project . . Le9r7O:  
4 Experiments 18 ?15k~1nA  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 S<Q8kW:  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 T'i9_V{  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 nQK@Uy5Yr  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 +P|
$T:b  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 U#G uB&V  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ]n?a h  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  ;Fcdjy  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ^T'+dGU`  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 j^KM  
5 Conclusions 56 W6'+#Fp  
6 Appendix 58 )ZzwD]  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1
jo.d  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 rsBF\(3b~  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ]@l~z0^|[_  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 SZg+5MD;X  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 z QoMHFL3  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 W()FKP\??!  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 g-mK(kY4p  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ;G!X?(%+  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 gv `jeN  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 <<(~'$~,L  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 r&}fn"H!  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 L"zOa90ig  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 `h$6MFC/g  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 9^0 'VRG  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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