牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms .<.#aY;N
,5.
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1 Declaration concerning intellectual property >f%, `r
2 Introduction 4 %"+4
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3 Theory section 5 &?r*p0MQC
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ,5w]\z
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ~#4~_d.=L
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 rKT )!o'
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 i*68- n
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0 Az/fzJlz
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 gmDR{loX
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 H`gb}? 9R
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 x=vK
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3.4.3 Tasks of project . . x{?sn
4 Experiments 18 *v& *% B
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 = ]d^3bqN
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 = hhvmo
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 67?n -NP
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 xU:4Y0y8
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 wE4;Rk1
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 <p/MyqZf
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 +(y>qd
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ` yYvYc
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 |(&oI(l5K
5 Conclusions 56 sJv`fjf%8
6 Appendix 58 o$t
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6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 l1DI*0@
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ? oc+ 1e
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 0-GKu d
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ?b"Vj+1:x
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 b|6 !EGh
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 *F|+2?a:$
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 BCBU b
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 qw2)v*Fn
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 | @ *3^'
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3A d*,>!
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Rf?%Tv0\
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 1\IZcJ {
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ?yf_Dt
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator zsQF,7/}B
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
