[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 0B2f[A  
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1 Declaration concerning intellectual property a@9W'/?igk  
2 Introduction 4 C43I(.2g  
3 Theory section 5 7Up-a^k^`  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 \f VX<L  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ep`8LQf  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ;*U&lT  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 x>Dix1b:.  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 &uV|Ie8@q  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 { i4`-w  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 : Q2=t!  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 [Z;H=`  
3.4.3 Tasks of project . . 3RD+;^}q3  
4 Experiments 18 Nr"GxezU+A  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 h+cOOm-)  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 .)1u0 (?
 
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 t:,lz8Y~  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7s{['t  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 kFT*So`'  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 BvHI}=  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 P.=Dd"La  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ?VTP|Z  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 AT2D+Hi=E  
5 Conclusions 56 LJ9#!r@H  
6 Appendix 58 ?i!d00X  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 V,\}|_GY  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 \[8uE,=|  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 An,TunX  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 DGz}d,ie  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Lm0q/d2|\X  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 s%m?Yh3  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 63t'|9^5  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 V4
W(>g  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 S3QX{5t\  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5twG2p8  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 qA25P<  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 |h((SreO  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 >=1UhHFNI  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator l~@ -oE  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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