[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 8[Qw8z5-  
^aC[ZP:  
1 Declaration concerning intellectual property '2vlfQ@8a~  
2 Introduction 4 _]4cY%s  
3 Theory section 5 0<)8 ?ow  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8sIGJ|ku
 
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 3! +5MsR+  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 #e
aey+~  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 v ;9s  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 #8RQ7|7b|  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 78Gvc~j  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 #"Zr#P{P  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 }Bb(wP^B.  
3.4.3 Tasks of project . . #Q{6/{bM&J  
4 Experiments 18 AV'>  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 J3'"-,Hv  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 CeZ5Ti?F  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 EmH{G  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
hZFbiGQr\  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 X3"V1@-i4$  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Sb`>IlT\#  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 PaZFM  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 R_*\?^k|A  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 %'>. R  
5 Conclusions 56 p$ko=fo-*_  
6 Appendix 58 7e40
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6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 )~5`A*Ku  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 /M#A[tZ3  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 z><
JbSE
?  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 prwyP  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 qV^H vZJ  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 & .#0jb1r  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Sd)D-S  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 1{,WY(,c  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 N\vc<Zpn  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 |e9}G,1  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6=&  wY  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 sFGXW  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 "_(o% \"7  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator v/^2K,[0>  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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