[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 X{\jK]O  
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1 Declaration concerning intellectual property `*_CElpP"  
2 Introduction 4 Jzex]_:1~  
3 Theory section 5 .Y\EE;8%  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ~=cmM  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 +qy6d7^  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 p!DP`Ouc3\  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2hq\n<  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 q.W>4 k  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 q7_+}"i  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 (>7>3  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 %\6Q .V#s  
3.4.3 Tasks of project . . 5jZiJw(  
4 Experiments 18 !YE zFU`L  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 5k$vlC#[H  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 _ck[&Q  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 tTuX\;G  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 r4Q|5kT*i  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 L'E^c,-x~  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 f<=Fe:1.  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 E!mmLVa9  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 .zkP~xQ~  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 <[i}n55  
5 Conclusions 56 Gu;OVLR|  
6 Appendix 58 7lA:)a_!]  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 v~=\H  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 r,NgG!zq<  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 /.Q4~Hw%}  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 G%{0i20_  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 D$q'FZH  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ~ap2m  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ^+/kr/  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4XJiIa?  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 lr3mE  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 kbI/4IRW  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 C5X(U:  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 c$h9/H=
~  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 @PSL
s*  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator VW<0Lt3  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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