[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 p?2^JJpUb  
6,cJ3~!48  
1 Declaration concerning intellectual property 4$+1&
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2 Introduction 4 UQ#t &  
3 Theory section 5 ZM16 ~k  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 XR_Gsb%l  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 H<9_BA?  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4;*
jE (  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 V+5av Z}  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 q ;"/i*+3  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 .
XT]\'vW  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 UvR.?js(O  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ezb*tN!  
3.4.3 Tasks of project . . AO238RC!:  
4 Experiments 18 `a `>Mtl  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 #y-R*4G  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 JNv@MJb}  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 {l"(EeW6)  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 +ib&6IU  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 xzHb+1+p  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 [}HS[($  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 B$M4f7  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ~)pso7^:  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 V|G*9^Y  
5 Conclusions 56 lAR1gHhJ  
6 Appendix 58 iURSYR  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 gBr/Y}I  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 iG#92e4  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 U(gYx@   
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 =QK ucLo  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Rl&nR$#  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 zZ,"HY=jN  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
A4g,)  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 %l?*w~x  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 10Q!-K),p  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 l9e=dV:pH  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 eA
*We  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 fr'DV/T  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Tm$8\c4V:*  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator n-g#nEc:  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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