[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 ,%KB\;1mn'  
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1 Declaration concerning intellectual property ! prU!5-  
2 Introduction 4 N}dJ)<(2~  
3 Theory section 5 " g_\W  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 "\>3mVOb  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 5T  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 dUe"qH29s  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5mFi)0={y  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ZnJnjW PQ  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 W B!$qie\  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2<988F  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 @x
=CMF15  
3.4.3 Tasks of project . . R#T6Ii  
4 Experiments 18 M.IV{gj  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 QY^ y(I49  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 XkK16aLE  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 J@Orrz2q#  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 [{zekF~)@  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 qlgh$9  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 <v2R6cj5  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 {;-$;\D  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2XXEg>CU  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 >K &b,o,[  
5 Conclusions 56 u5,IH2BU  
6 Appendix 58 O!j@8~='  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 pixI&iQ  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 "^trHh8=  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ]Ny]Ox<  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 FcWu#}.p}  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 qkBnEPWZy  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 QWxQD'L'  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6g.@I!j E  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 CY7REF  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 %2L9kw'  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 X'u`\<&W  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ~]yqJYiid^  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 IcIMa  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 -[7.VP   
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator G6J3F  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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