[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 4g^nhJP$  
DB1F_!9  
1 Declaration concerning intellectual property |$Y0V
C4a  
2 Introduction 4 1y/_D$~ZO  
3 Theory section 5 Ygwej2  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 x RV@_  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 x>Hg.%/c[  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
<F~0D0G  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 G}MJWf Hl  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 U _QCe+  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 \YV`M3O  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ~7$NVKE  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 z%$,F9/  
3.4.3 Tasks of project . . @"B"*z-d  
4 Experiments 18 3bMQ[G  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 }3{ x G+,  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 v/\in'H~  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 *)+K+J  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 U9uy(KOW  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 v61'fQ1Qg!  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 @Yv+L)  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ^ Tr )gik  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 DOk(5gR  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 BQWe8D  
5 Conclusions 56 ]!v:xjzT  
6 Appendix 58 t%xD epFQ  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 rD7L==Ld  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ynWF Y<VX  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 H<hFA(M  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 $)V_oQSqn  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 YIb=rR[ $  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 p5 !B  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 JjD'2"z  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 7'pmW,;  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 o.)8A8  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 [;rty<Z^b  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ^e<"`e  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 7U:-zfq
 
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 %Ls5:Z=  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator D^R=  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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