[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 Shb"Jc_i
 
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1 Declaration concerning intellectual property nW`EBs  
2 Introduction 4 41jlfKiOm  
3 Theory section 5 #g
Y|T|  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 +K03yphZr  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 g\foBK:GE  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Yq0=4#_  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 #~`]eM5`J  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 X3,+aL`  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7c.LyvM  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 UIi`bbJ  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6$6Qk !%  
3.4.3 Tasks of project . . 1# X
*kF  
4 Experiments 18 e&J_uG  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Ba /^CS  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 w00
Ba^W  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ;#Pc^Yzc1  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 = ~^  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 DX%D8atrr  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 \cRe,(?O  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 h`b[c.%  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 y<A%&  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 bjYaJtn  
5 Conclusions 56 2%(RB4+  
6 Appendix 58 =Frbhh57  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 o:"^@3  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 j: /cJt  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 !_SIq`5]@  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 58H%#3Fy  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 +F3`?6UXz  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 kw.IVz<  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 XT0:$0F  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 =FtJa3mHK  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 q^k]e{PD  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 bD;c>5t  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ~^R?HS  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ,,KGcDBj  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 0[T>UEI?  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator jJDYl([  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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