[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 RU|Q]Ymx  
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1 Declaration concerning intellectual property KYm0@O>;  
2 Introduction 4 %UrueMEO  
3 Theory section 5 RHW]Z Pr<  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 X0HZH?V+  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 \ #F  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 HZE#Ab*L  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 : $1?i)  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 G[PtkPSJ  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 @?sRj&w  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 z(ONv#}p  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 &ANf!*<\E  
3.4.3 Tasks of project . . .^`{1%  
4 Experiments 18 `v!urE/gg%  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 yZY\MB/  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 :U|1xgB  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 P\tB~SZ*  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 bIDj[-CDG  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Q-oktRK  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ),%%$G\  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 fUWG*o9  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 bW427B0
 
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 P8:dU(nlW  
5 Conclusions 56 ,&A7iO  
6 Appendix 58 6yG^p]zZ  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ktXM
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6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 +HpA:]#Y  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 {lzWrUGO  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ^oz3F]4,g  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 QE+g j8  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 &&8x%Pml  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 bSlF=jT[S  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 +.PxzL3?  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 d'gf
QlDny  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 WDYeOtc  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ?=msH=N<l  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ! I:%0
D  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 X,% 0/6*]  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator W+c<2?d:  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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