[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 ',EI[ ]+  
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1 Declaration concerning intellectual property SQN?[v  
2 Introduction 4 ~o'1PAW7  
3 Theory section 5 <%)vl P#@  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 yv,FzF}7  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 '09|Y#F  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 /QXUD.( 8  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 @#yQB1  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 &S>{9y%  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 $_.t'8F  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 S=qh7ML  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 )9eIo&Nl  
3.4.3 Tasks of project . . sfXFh  
4 Experiments 18 F6\{gQ<E  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 B;9,Qbb  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 f+Y4~k  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 k|;a"56F  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 YC6T0m  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 zhn?;Fi  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 }1#m+ (;  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 !*#9b  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 *Soi  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ('&lAn  
5 Conclusions 56 a#p+.)Wm  
6 Appendix 58 Fd9[Pe@?`  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Nv5^2^Sc=  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 D \ rns+  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 x{R440"  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 E+
L7[  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3&-rOc
 
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 $f:uBhM  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 {
hS!IOM  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 OUulG16kK  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 YSnh2 Bq  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 LHY7_"u#  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 '?rR>$s  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76  Zmu  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 p$Tk;;wm  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator T<]{:\*n  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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