[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 cm@jt\D  
ZB~l2  
1 Declaration concerning intellectual property 'ox0o:  
2 Introduction 4 OD  
3 Theory section 5 ?!bd!:(N  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 \p5|}<Sr)  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ;Ay>+M2O  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Wyy^gJl  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 W3D
e|V^  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 b->eg 8|  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 `%$8cZ-kr  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 \bU`  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 *-?Wcz  
3.4.3 Tasks of project . . y\^@p=e  
4 Experiments 18 7)B&(2D&  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 xU@1!%l@  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 seu ~'s-  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 j_!bT!8  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 DW1@<X  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 LMAmpVo  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 PXV)NC  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Ba/RO36&c  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6tOCZ'f  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 *%:@ cbF-M  
5 Conclusions 56  ci`zR9Ks  
6 Appendix 58 uCw>}3  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 z<a$q3!#  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2$M,*Dnr  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 #":: '?,  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 IT
VQLQ  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 q<n[.u1@  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 A'GlCp  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 YnSbw3U.I  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 o*X]b]  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 N*Yy&[  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 $K})Q3FNi  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 K]X`sH:  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 xPt*CB  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 C)OG62  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 8q0I:SJy  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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