[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 > v!c\  
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1 Declaration concerning intellectual property v yLAs;  
2 Introduction 4 -z 5k4Y  
3 Theory section 5 nM.?Q}yO~  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 yDyeP{  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 C94UF7al  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ;7n*PBUJJ  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 dbUZGn~  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 FeeWZe0i  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 v{{2<,l  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 "`3^MvC  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 TX [%s@C  
3.4.3 Tasks of project . . .q9|XDqQc  
4 Experiments 18 |UDD/
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4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 %FWfiFV|<  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ]|LaMMD  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 T!xy^n]}  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 '-]BSU  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 .nF  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ?M-8Fp3 +  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Q.2nUT`  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 P~ pbx  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 IZv, Wo  
5 Conclusions 56 S@G{|.)2  
6 Appendix 58 fQ.>G+0I>  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 `L*;58
MA  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 B{UoNm@  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 I nK)O';  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 @$yYljP  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 $F()`L{Tj  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 *n_4Rr  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8U:dgXz  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 tMBy ^@p  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 g7LW?Ewr  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 <IDzv'  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 g?AqC  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 j"sO<Q{6%  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 u&_U CJ
Cf  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator [gdPHXs  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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