[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 T-!|l7V~f  
Y?e3Bx7*b  
1 Declaration concerning intellectual property KZ @l/s  
2 Introduction 4 s9kTuhoK  
3 Theory section 5 {{GHzW  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ;<~j)8  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 {cX7<7N  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 "pl[(rc+u  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 @OrXbG7&>#  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 BiI{8`M!$x  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ":z@c,  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 uRs9}dzv  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 _"`uqW79  
3.4.3 Tasks of project . . /$<JCNGv  
4 Experiments 18 v.]'%+::#  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 0-lPhnrp  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 l.yJA>\24I  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ^>t-v  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 b^;N>zx  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 jCam,$oE  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 }% FDm@+  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 8UlB~fVg  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 7Im}~3NJG  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 FC~|&  
5 Conclusions 56 ,!8*g[^
O  
6 Appendix 58 z
ww?  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1h&)I%`?  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ~rQ4n9G  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 i:AjWC@]  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 nqUH6(  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 56VE[G  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 [%7IQ4`{  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Z={UM/6w  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 $Cut  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 zS,%msT^A  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 'JJ1#kKa  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 %kaTQ"PB  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 tOu90gu  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 q\-xg*'  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator <x.]OZgO  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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