[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 c[zaYcbl  
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1 Declaration concerning intellectual property me`|i-   
2 Introduction 4 =Dc9|WuHN  
3 Theory section 5 227 Z6#CF!  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 /vrjg)fer  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 XMi)PXs$  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 yh{Wuz=T  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 <52)  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 s{@3G8  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 bG&vCH;}%  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 T.B}k`$  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 n\'@]qG)Z4  
3.4.3 Tasks of project . . ,Jqk0cW2  
4 Experiments 18 "Wz74ble  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 p5?8E$VHV  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Hr/3nq}.  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 snti*e4"V  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :j[a X7Sq2  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 r3mQoTvnv  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 O od?ifA  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 NoD\t(@h  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 g6l&;S40  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 S/H!a:_5r  
5 Conclusions 56 ?CHFy2%Y  
6 Appendix 58 ^/_
1y[j  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 |p"4cG?)  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 |\] _u 3  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 r>.^4Z@  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 b]XDfe  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Qu6Q)dZ<  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 !PuW6  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 IP-}J$$1  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 O}cg1Q8p  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ^iz2=}Q8  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 rn"}@5  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ~vv\A5O[|  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 HS[N]'dc  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 uU#
7SX(uu  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator FEqR7  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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