[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 IJ]rVty  
y%Rq6P=4Q  
1 Declaration concerning intellectual property 5'\detV_  
2 Introduction 4 R_W6}  
3 Theory section 5 /|0xOiib  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 mqtX7rej  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 mq}V @H5  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 %@9c'6  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 J6J">  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ZJe^MnE (G  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 A^ofs*"Y  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 'B:8tv  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5G2G<[p5oQ  
3.4.3 Tasks of project . . !He_f-eZ  
4 Experiments 18
iC{(vL0P+  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  WD55(  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 $J8g)cS  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 +=:_a$98  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 OxQ5P;O  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
|\2>
n!  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4#qZ`H,Ur)  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 LLc^SP j  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4< +f|(fIA  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ,eGguNA9  
5 Conclusions 56 EHy15RL  
6 Appendix 58 !9.k%B:  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 +E^2]F7Zk  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 [tT_ z<e`  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Q6)?#7<jy  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 C$p012D1  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Na$.VT  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Mz.C`Z>o  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 \ZM5J  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 %~I&T".iC  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4E2#krE%  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 7t+d+sQ-l  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Gphy8~eS  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 qfG:vTm  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 NE.h/+4  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator #.rkvoB0N  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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