[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 NJ{M-K%>  
&_N$S2  
1 Declaration concerning intellectual property 7#BUd/  
2 Introduction 4 y`OL^D4  
3 Theory section 5 .\X;VWTI  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 D8''q%  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 }QqmDK.  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ?A4t &4  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 LiF(#OuZ  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Q{0!N8']"  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 <x|P}  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 M[@=m[#a  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 A#6\5u  
3.4.3 Tasks of project . . VV1I2YcKt  
4 Experiments 18 |#
. J  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 +$F_7Hx  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 hvS4"%\  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 _V`Gmy[]p  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
`bdCom  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 D^5bzZk N  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 /M1 /  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 R}-<ZJe  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 XOe8(cXa9  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 8sG0HI$f+  
5 Conclusions 56 @l:o0(!W  
6 Appendix 58 [0(+E2/:2  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ?<iinx   
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59  0"VL6$  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 `;9
Z?]}`  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Nn_n@K  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 m*d {pX  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @,Iyn<v{B  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 kT+Idu  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 tC,R^${#  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 &ZRriqsQg  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 {iI"Lt  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 O7_u9lz2  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 \NEXtr`Th  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 H7xyK  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator K6=i\   
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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