[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 j#5a&Z  
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1 Declaration concerning intellectual property 3U@jw,K!{A  
2 Introduction 4 )[Tm[o?Y.  
3 Theory section 5 Dt: Q$  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 SH?McBxS  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 F] c\Qt  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 "`49m7q1H  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 JY,$B-l  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ;'n%\*+fHH  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 .dlsiBh  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
OTXZ
dAv  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 xaMDec V  
3.4.3 Tasks of project . . hu}$\  
4 Experiments 18 .uJ J<  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 gZ,h95
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4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ccag8LC  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 zr.\7\v  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 >a?Bk4w  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1Toiqb/  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ~S8:xG+s  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 J?8Mo=UZz  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 O k`}\NZL  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 eP-|3$  
5 Conclusions 56 o9eOp3w30  
6 Appendix 58 VHD+NY/  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
mJUM#ry  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 )zr*Ecz  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 {rKC4:  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 hC\ l \y  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 r:g\  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 "v1{  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 kUd]8Ff!  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 f% pT-#  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 >w S'z]T9  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 bJ^h{]  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 &<F9
Z2^  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 \d@5*q  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 b#_RZ  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator dQ`Tt- n  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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