[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 00SbH$SU  
l*kPOyB  
1 Declaration concerning intellectual property 3&[>u;Bp  
2 Introduction 4 %T)oCjM[\  
3 Theory section 5 ?}RSwl  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 dz*7gL;7G  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Nv/v$Z{k  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 j^;I3_P  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
*hQTO=WF  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 \yd s5g!:  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 q*7zx_ o  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;I
VDr:  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 <0QH<4  
3.4.3 Tasks of project . . fVt9X*xKS  
4 Experiments 18 NDs!a  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Wo7F  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 u)V#S:9]  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 `S2[5i  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .GsO.#p{  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 n%k!vJ)]  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 +[R/=$  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5o6>T!
 
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 h~p>re  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 m^H21P"z  
5 Conclusions 56 #%D_Y33;  
6 Appendix 58 +> WM[o^I  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 CMCO}#  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ;[W"mlM  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 )E,\H@A  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ;Y;
qg  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 T[sDVkCbxf  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 lK4M.QV ?\  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7hi"6,  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 +Wx{:  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ^ mS o1?<  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ^~$)F_`"
 
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 *=wYuJ#  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 {qmdm`V[  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ;+tpvnV;]  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ^.hoLwp.  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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