[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 KrXdnY8  
*JaqTI,e  
1 Declaration concerning intellectual property IhBp%^H0-  
2 Introduction 4 !Yw3 d   
3 Theory section 5 ;]w<&C!=  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7As|Ns`  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 WJ d%2pO]  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 X5khCLHi  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 *$"gaXI  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 q-rB2  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 u@.>Z{h  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 p<&Xd}]"^W  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 \/SQ,*O  
3.4.3 Tasks of project . . }?@rO`:EF+  
4 Experiments 18 zOSs[[  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 k $fGom  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Q3 eM2i8Y  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 `iJhG^w9M  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 X5]TY]  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ncX/L[L  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Sje wuIi1  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 =fYL}m5E  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 hxf'5uc
 
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ErT{(t7  
5 Conclusions 56 90# ;?#  
6 Appendix 58 /%I7Vc  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 +*n-<x5"  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Qf|U0  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 =L5GhA~  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 iz~ pGkt  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 c=[O `/f  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 37q@rDm2  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 c\q   
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 =B];?%  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 VN'Wq7>6  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ~=wCwA|1  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 qTB$`f'|$  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 k;EPpr-{  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 H Y ynMP  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator )g|xpb
 
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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