[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 }_L,Xg:I  
?4,e?S6,[  
1 Declaration concerning intellectual property 1zUo.Tg0  
2 Introduction 4 <Sx-Ca7  
3 Theory section 5 3jB5F0
^r1  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9'|NF<  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ?tLBEoUmKT  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ,KHebv!  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 OZ6gu$ n*  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 HG/`5$L +}  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 )ieT/0nt  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7C%z0/  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 S0 AaJty  
3.4.3 Tasks of project . . l|c#  
4 Experiments 18 1\_S1ZS  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 }x^q?;7xW  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Rh:edQ#  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 _S[@d^cY  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 hqA6%Y^k  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 VuqJ&U.-  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 J~3+j6?%  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 9b8ZOk'9_  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 GoK[tjb  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 %B&y^mZv*\  
5 Conclusions 56 y3 v
DKZ  
6 Appendix 58 F|t3%dpj  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 =N5~iMorD-  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 zoUM<6q  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 u dhj$:t
 
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 %. =B=*  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 &jh'B,  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 DM3W99PWA  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 OaeGukhX&  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 gZI88Q  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 b'1n1L  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 G1t{a:  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 gr?[KDl~  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 {s8v0~  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 !Nu ~4  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator j:)"s_  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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