[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 VCiq'LOR,<  
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1 Declaration concerning intellectual property H?M:<q0|G  
2 Introduction 4 U6*[}Ww  
3 Theory section 5 $pAVTz  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 surNJ,)  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ;H`@x Lv*  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 V=th-o3[  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
nnN$?'%~6  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 OI"g-+~  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 s3yGL  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2 'D,1F  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 r\F2X J^  
3.4.3 Tasks of project . . v_pe=LC{-e  
4 Experiments 18 X am8h
 
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  U#K4)(C  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 C4`&_yoP4-  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 "aI)LlyCY  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &!O?h/&X3  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 8!3q:8y8  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 y6-P6T  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 sJ^Ff  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 u0sN[<  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 &~/g[\Y  
5 Conclusions 56 vE8'B^h1  
6 Appendix 58 , %8)I("  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 +/eJ#Xw3u8  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ;S$  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 qC"`i}7  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 );TB(PQsBT  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 S{8-XiL,  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 YQFz6#Ew  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 9
xq3>(  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 wb(S7OsMO  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 IemhHf ^l  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 N~IAm:G}[  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ,Nhv#U<$  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 &\~*%:C  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 "eOl(TSu/  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator hEZo{0:b"  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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