[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 ^Cak/5^K  
LpF6e9V\Wp  
1 Declaration concerning intellectual property p]aIMF_  
2 Introduction 4 h?CNChRJs  
3 Theory section 5 ?jOpW1  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Y#N'bvE|%  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 }Rf } iG  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 X0C\87xfG  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ~MQN&  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 }M9'N%PU  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 c76^x   
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 82w<q(  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ll5Kd=3  
3.4.3 Tasks of project . . ^.<IT"  
4 Experiments 18 |0Zj/1<$  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 $[1 M2>[  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 %R_8`4IQ  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 <LLSUk/  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :)MZgW  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 *'`-plS7  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Ep'C FNbtW  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ) .]Z}g&  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 'i@Y #F%D  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 g1}RA@9  
5 Conclusions 56 * dNMnZ@Y  
6 Appendix 58 Sa@Xh,y Z  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 {fS/ZG"5<t  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2s(K4~ee  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 |Rab'9U^  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 y[$e]N  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 =!{dKz-&  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 MZ+"Arzb  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 )^r4|WYyt  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 *vj5J"Y(;t  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 :{Y,Nsa  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
nGu
F,0j  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 `bxgg'V  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 =F:d#j>F  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 g"#+U7O  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator I015)vFc  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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