[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 z)p( l!  
q{~59{Fha  
1 Declaration concerning intellectual property R?Zv  
2 Introduction 4 wd*8w$\  
3 Theory section 5 KtTv0[66  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7.mY@  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5
pW$ZcnU  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 BBuI|lr  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 `u6CuH
5  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Yw @)0%G  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7niZ`doBA  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 uqy&PS  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ._'AJhU$0  
3.4.3 Tasks of project . . v6=pV
4
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4 Experiments 18 ,yc_r=_  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 -i93  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Sv3O${B|  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &iKy  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 c IK  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 HXV4E\JA  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 hK^(Y  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 DS;,@$N_N  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 *{WhUHZF  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 d8D028d  
5 Conclusions 56 r{\c.\  
6 Appendix 58 r+v?~m!  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 D2}N6i  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 wr);+.T9R  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 }@6Tcn1  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ]q^6az(Ud  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 !UHWCJ< <w  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 >u?m Bx
 
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 E;v#'  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 w{F{7X$^  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 <c'0-=  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 yuP1*QJ%  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 j-]`;&L  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 -t#YL
 
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 suKr//_  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator %lsRj)n  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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