[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 nPs7c %  
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1 Declaration concerning intellectual property K-f1{ 0  
2 Introduction 4 FL8g5I  
3 Theory section 5 om |"S  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 >~`r:0',  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 $uap8nN  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 XuD=E  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
^{xeij/  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 !!4Qj  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Kh4$ wwn  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ' j6gG  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 _:X|.W  
3.4.3 Tasks of project . . aB]m*~  
4 Experiments 18 $b<6y/"  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 cZ(elZ0~  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {@<J_A  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 uA$<\fnz
  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 H-3Eo
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4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 bJYda)  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 *dvDap|8W  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 K]U;?h&CZc  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Qc[3Fq,f  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 uP<0WCN  
5 Conclusions 56 ;L|uIg;.s  
6 Appendix 58 ?7M.o  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 0<8XI>.3D  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 70l
fb`  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 "Tm[t?FMbe  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ]$p{I)d&  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 RN)dS>$  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 M\Gdn92pd  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ?KITC;\\  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 n!')wIk  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 }U SC1J  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ^/5XZ} *  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 N`E-+9L)  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 $''9K  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 !r`,=
jK"  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ]uspx[UIc  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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