[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 nnZ|oEF  
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1 Declaration concerning intellectual property nv9kl Q@  
2 Introduction 4 >+ZD 6l/  
3 Theory section 5 ( _{\tgSm  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 <Y
(lRM{  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 V0Z\e _I  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 j3
W)5ZX  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 dUTF0
U  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 H9^DlIv('  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;'B\l@U\  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ZXf^HK  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 RtR5ij1  
3.4.3 Tasks of project . . r`THOj\cM  
4 Experiments 18 {iv!A=jld  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 l&z)Q/>?pZ  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Nz,8NM]  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 `+!GoXI  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 -
F+dRzxH  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 zaix_mR  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ,AC+s"VS  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 DJtKLG0  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ml|[xM8  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 95,{40;X7  
5 Conclusions 56 -1Luyuy/`  
6 Appendix 58 WrR97]7t  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 !zw)! rV=  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 8%UI<I,  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 dJhT}"x  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 cNW[i"  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 0aMw  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 sW":~=H  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5"IbmD>D  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 By t{3$  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ccWz,[  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 HqW|  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 {-sy,EYcw  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 w%no6 ;  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 x+}6qfc$9k  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator n=vW oU9  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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