[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 'jd fUB  
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1 Declaration concerning intellectual property S"Mm_<A$@  
2 Introduction 4 Tyt1a>!qA  
3 Theory section 5 >Gi*BB  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .V\:)\<|  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 . I#d
R*  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 PitDk 1T  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 hYU4%"X  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 R{S
N.%{;  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 RI-)Qx&!f  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2sNV09id  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 "*0h=x$  
3.4.3 Tasks of project . . uUI@!)@2  
4 Experiments 18 x"n)y1y  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 <&p0:S
7  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 G}p*oz~  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 i[a1ij=  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 !Di*y$`}b  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 >p@v'h/Cr  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ":,J<|Oy  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 %tJ@)  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4Q n5Mr@<  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4]%v%64U  
5 Conclusions 56 +'QE-#%{=  
6 Appendix 58 v* /}s:a  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 $g!~T!p=  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 rk .tLk  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 p}O[A`  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 W<s5rMx  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 9a lMC  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 R`!'c(V  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 !Xf7RT  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ]9/{  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 \rY<DxtOq  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 sDzlNMr?P+  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 fPu,@ L  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 "fX9bh^  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 $@Fvl-lK  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator z]O,Vqpl?  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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