[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 u9|Eos i  
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1 Declaration concerning intellectual property gk6R#  
2 Introduction 4 Zs79,*o+0M  
3 Theory section 5 nvf5a-C+q  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 oNe:<YT  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 b#p0s?*  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 z^`4n_(Ygu  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
K"XwSZ/  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Z2m^yRQ(  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 e
sA^-$  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 fsPNxy"_  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 C_/eNu\I  
3.4.3 Tasks of project . . "lu^  
4 Experiments 18 &4|]VOf  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 FS&QF@dtgf  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ^|.T\  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 zA6C{L G3  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 0ZDm[#7z  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 [[^r;XKQ  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 nw--  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 l![79eFp  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 h ChO  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ,"`3N2!Y}  
5 Conclusions 56 9ThsR&h3  
6 Appendix 58 Cj3Xp~  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 (*\&xRY|C  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 fJ.=,9:<  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 qXq#A&  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 /<LjD  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 paD[4L?4Hk  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 V.u^;gr3  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 eWm'eO
 
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 X%-hTl  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Q+K]:c  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 KYB3n85 1  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 B&X)bGx8  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 3=ME$%f  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 xC _3&.  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator [= E=H*j  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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