[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 >ZG$8y 'j  
m}RZ)c  
1 Declaration concerning intellectual property Dg0rVV6c  
2 Introduction 4 kAPSVTH$v  
3 Theory section 5 'OP0#`6`  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 eQ8t.~5;-  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 #\D74$D  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 z,SI  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 T=M##`jP%  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 vS0 ii  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Y\B6c
^E)  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Xz)F-C27h  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 /Qr`au  
3.4.3 Tasks of project . . 5<v1v
&  
4 Experiments 18 9Scg:}Nj  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 .o/uA  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ivq(eKy  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 $*%,  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 `\\s%}vZ*T  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 *xsBFCRU  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 "P(obk  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 R"P-+T=7M  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 "uIa
K
b  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Y.Z:H!P);$  
5 Conclusions 56 '
=Lpch2J  
6 Appendix 58 Ow4(1eE_  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 (y.
N-I,  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 {CBb^BP  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 $S?gQN.e  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62   P3|s}&  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Z10}xqi!X  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ZM v\j|{8  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 `m<O!I"A  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 jED.0,+K!  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 8Ala31  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 J-dB  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 v7./u4S|V  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 xt,Qn460;  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 j"h/v7~  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator v=lW5%r,'  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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