[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 i4mP*RwC  
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1 Declaration concerning intellectual property ^GNL:D%6d  
2 Introduction 4 meZZQ:eSl  
3 Theory section 5 tNljv >vI  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 {Gw{W&<  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 V!QC.D<  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ppnl bL^*  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 P?+ VR=t  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 gdS@NUM  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 _gQ_ixu  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 [X ]XH  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 y<PQ$D)  
3.4.3 Tasks of project . . V6_~"pRR=  
4 Experiments 18 .\8LL,zT  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ,,G'Zur7  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Dlz1"|SF  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 %$=2tfR  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ~'N+O K  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 I2z6iT
4nB  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 W&7(  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Xt!wOW  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 zN/n
Kj: Q  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 dg&GMo  
5 Conclusions 56 Wz;@Rl|F  
6 Appendix 58 Kf
`/ Gc!  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 $Km~x  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 (V0KmNCW`  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 &;U F,  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 )*&61  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 DuIgFp  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6E9o*YSk  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 W Haf}.
V  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 }>_  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4GS:kfti  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 {FR+a**  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 !\\OMAf7  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 @/xdWN!,  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Z9i~>k  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator Lm+E?Ca  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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