[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 ;03*qOYc  
e) /u>I  
1 Declaration concerning intellectual property B#Oc8`1Y  
2 Introduction 4 !!D:V`F/d  
3 Theory section 5 R(7X}*@X  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ^JF_;~C  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ke;*uS  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7K5
o" "  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 pFv[z':&Q  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 |0vHy7CE  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 6Kv}2M')+  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 &oK/]lub  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 /iJcy:J  
3.4.3 Tasks of project . . J?,!1V=  
4 Experiments 18 PUFW^"LV  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 exrt|A]_[  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 @T~#Gwv  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ZC\.};.  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 dO4U9{+  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 qeO6}A"^|  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1o"oa<*_  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 77=y!SDP  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ZZ.0'   
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 c402pj  
5 Conclusions 56 n-| i  
6 Appendix 58 2"{]A;@  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 g9r5t';  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 O
'sr[  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Z=/L6Zb  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 [XU{)l  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 F*jjcUk  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 eJ)KE5%n#  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 E,yzy[gl  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 .Mft+,"  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Z_4H2HseL  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Go+,jT-  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 $^+K
R]\q  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 fOjt` ~ToI  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 D(ntVR  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 63dtO{:4  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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