[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 E^{!B]/oP  
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1 Declaration concerning intellectual property /7+b.h])^  
2 Introduction 4 r.Z g<T  
3 Theory section 5 5"1wz  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ndN*X'  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ]D,_<Kk  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 PMb
q5  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ;[P>  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2g_mQT  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 X$Q.A^9  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 hHDLrr
  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 a!u5}[{  
3.4.3 Tasks of project . . WLVkrTvX  
4 Experiments 18  >PQ?|Uk  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 g;[t1
~oF  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 hc0$mit  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 c8Q2H  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 f2Xn!]o  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 69:-c@L0  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Xj30bt  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 .tHc*Eh  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ld({1jpX,  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 *$;Zk!sEF  
5 Conclusions 56 OfA+|xT&  
6 Appendix 58 !:esd
JH  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 z_KCG2=5  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 1BEc"  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 cZoj|=3a  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 =;I+:K  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 't
*]6^  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 .rwW5"RPq  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 qJonzFp7  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Mty[)+se  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ; 5[W*,7s  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 W 9}xfy09  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 &{qKoI]  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 =^{MyR7  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 :.a184ax  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator f4d-eXGwx`  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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