[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 qsRh ihPX  
u2Obb`p S  
1 Declaration concerning intellectual property IA4(^-9  
2 Introduction 4 p'4P2  
3 Theory section 5 "
LWuN>  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 _JDr?Kg  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Jx<  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 g-}sVvM  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6KG63`aQ  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Y5CE#&  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 LNE[c  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ' ^
^K#f8  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 -`UlntEdZ:  
3.4.3 Tasks of project . . 5XHkRcESZ  
4 Experiments 18 IycxRig  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ^'4uTbxP_!  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {[?|RC;\Y  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ;gnr\C*G  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 LH;G:  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 $ZO<8|bW  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 J.l%HU  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 %
5gJ6>@6Z  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 B_2>Yt"  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 L#Y;a 5b  
5 Conclusions 56 yFo5pKF.J  
6 Appendix 58 PEIr-qs%D  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 B
aAb4{  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 *Rh .s!@4  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 9A(K_d-!H  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 I "2FTGA  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 w"iZn  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4?&a?*M  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 R <\Yg3m8  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 E5{)d~q  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 x?'%  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 m!g8@YI  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Qu_T&  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ="R6YL  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 pH%c7X/[3L  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator DG?\6Zh  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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