[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 XLb0 9;  
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1 Declaration concerning intellectual property w$>3pQ8
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2 Introduction 4
{/ &B!zvl  
3 Theory section 5 :JlDi>B  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 UX_I6_&  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5
uyT/Xzo3  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 GN%(9N'W  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 >^3zU  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5pJ*1pfeo  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 J]fS({(\I  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Mr*|9h  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 .pvxh|V  
3.4.3 Tasks of project . . V;93).-$  
4 Experiments 18 tcA;#^jc  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 a)S7
}0|R  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 GuO`jz F  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (q~0XE/ a  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 lIh[|]  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 wL2XNdo}<  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 0=;YnsY  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 kG^dqqn6  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 xvDI 4x&  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 &&PgOFD  
5 Conclusions 56 #C\4/g?=,  
6 Appendix 58 :3?|VE F  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 p4wr`"Zz  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 /2@["*^$  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ]MAT2$"le  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 C4NRDwU|.  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 I/B1qw
;MN  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 y
 $V[_TN  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 j}RzXJ~t  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 wFL3
&*  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 n+oDC65[  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1S%}xsR0  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Q)^g3J  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 n )K6i7]xk  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 SLoo:)  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator f0oek{  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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