[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 G:7HL5u  
t6(LO9Qc  
1 Declaration concerning intellectual property 3#<b!Yz  
2 Introduction 4  >\6T
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3 Theory section 5 c>!zJAB  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 w\ 4;5.$  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ^yL6A1  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 lI~T>Lel2  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 f3El9[  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 WT;4J<O/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 _IYd^c  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 )WuU?Tn&  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 awxz
P*6  
3.4.3 Tasks of project . . HI&N&a9C  
4 Experiments 18 T;!: A  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 oM\b>*  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 tUU`R{=(  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Gmi ^2?Z(  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .,
[NJ:l  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ?&A)%6` ~  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 O=m_P}K  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 7~&  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Ck.LsL-  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Sp/t[\,'  
5 Conclusions 56 r:;nv D  
6 Appendix 58 T-,T)R`R  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 11Sflj  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 >1uo5,wrF  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 }9=X*'BO  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 NN>E1d=  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 q9+`pj  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 } V *  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 '^mCLfo0}  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 st4z+$L  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 v<0\+}T1R  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 'C[{cr.`  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 {o>51fXc)  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 :DWvH,{+&  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ,j
H<i.2R  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator nUb0R~wr$G  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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