[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 -+u}u
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1 Declaration concerning intellectual property oOc-1C y  
2 Introduction 4  3Z`"k2k  
3 Theory section 5 Tt9cX}&&  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 j/Y]3RSMp  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ?w!8;xS8  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
XZ{rKf2  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 /_HTW\7,  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 p;'.7_1  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 /P-#y@I  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ES!e/l  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ]'?Ue7  
3.4.3 Tasks of project . . l*]hUPJ  
4 Experiments 18 cl1ygpf(  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
vE8BB$D  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 tl{{Vc[  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 6]Q#4  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 aeI0;u  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 hr&&b3W3p  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (
]\p'%A)  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 A`JE(cIz3  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 >&:}L%  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
,C"6@/:l  
5 Conclusions 56 x:4R?!M.  
6 Appendix 58 }apno|W&  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Q\}-MiI/  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 [&4+ <Nl'  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 [0105l5  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 i].E1},%  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 N$#~&  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 t2vm&jk  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 rNJU & .]  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 - AgD  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 tFc<f7k  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 #"~\/sb   
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 U?Dr0wD;[  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 +6l#hO7h  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 6M`gy|"(~  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 7P(jMalq  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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