[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 ~'l.g^p bv  
d4zqLD$A  
1 Declaration concerning intellectual property j;']L}R  
2 Introduction 4 <+c6CM$#}V  
3 Theory section 5 :X6A9jmd  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 f}>S"fFI  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 k
drya  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ;ywQk| r  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
PjkJsH  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 F
WbA+{8  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 MzsDDP+h  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 &N!;d E  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 {r!X W  
3.4.3 Tasks of project . . `o~9a N  
4 Experiments 18 -]h3s >
t  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 hD:$Sv/H  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 t~0}Emgp<(  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 _%HyXd  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 CL$mK5u  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 `)W}4itm  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Dab1^H!KT  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 JUlV$b.)J  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 QDC]g.x  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 #'-L`])7uw  
5 Conclusions 56 H+>l][  
6 Appendix 58 `8 Dgk}  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 {AY`\G  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 @edi6b1W  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 t3 q0|S
  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 g[P8  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Tl!}9/Q5E:  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 hfGA7P"  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8L?35[]e  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ,&sBa{0  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 %@{);5[  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 eFPDW;  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 K/y#hP  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 'lU9*e9  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 IdlW[h3`[  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator Iky'x[p,D  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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