[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 BwGfTua  
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1 Declaration concerning intellectual property . B9iLI  
2 Introduction 4 Jb@V}Ul$  
3 Theory section 5 O2E/jj  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ]L $\ #  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 |Nn)m  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 dJoaCf`w  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 &< `NT D  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 F?*-4I-  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 0
B/,/KX  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ^7U G$A  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ~O0 $Suv  
3.4.3 Tasks of project . . L|:`^M+^w  
4 Experiments 18 i2Qz4 $z  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ->-KCd1b  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ay ;S4c/_  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1\~ "VF*{  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 /GN<\_o=q  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 cWsNr'MS*  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 g`' !HGY  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 F=e8IUr  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 O!#g<`r{K  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 @/.;Xw]  
5 Conclusions 56 T|eu  
6 Appendix 58  :D6 ON"6  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 _Xc8Yg }`  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 M*, -zGr  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2g-j.TM  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 KNvZm;Q6  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 .m,_N@,  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 =JEv,ZGT3  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 mbTEp*H  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ]Idk:et  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ]Ji.Zk  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 iDp)FQ$  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 x7&B$.>3  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 dO<ERY  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 %KlrSo  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 3*"WG O5  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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