[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 ^FKiVKI:  
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1 Declaration concerning intellectual property q7X#LYk  
2 Introduction 4 k5I;Y:~`  
3 Theory section 5 6N#hN)/  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 rZKfb}ANQ  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Q,[G?vbj  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ^O18\a  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 g}s$s}  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 j{%;n40$  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5dm~yQN/  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 053bM)qW  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 #RBrii-,  
3.4.3 Tasks of project . . j(=w4Sd_W  
4 Experiments 18 XVqOiv)  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 HU'Mi8xxy  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 wb0$FZzh  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 {V6&((E8  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Ca|egQv  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 |}z)>E  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 wM+1/[7  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 /W/e%.  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 vN Bg&m  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Zz0bd473k?  
5 Conclusions 56 J#I RbO)  
6 Appendix 58 ;Z]Wj9iY  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 k7^hcth  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 qYC&0`:H  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 w\)K0RN  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ,^:{!?v  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 z&6_}{2,]  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1,-C*T}nR  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 )2&3D"V  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 V4[-:k  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 iH8we,s'  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4>d4g\Z0L  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 geme_  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 GC')50T J  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 5(+9a   
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator #*o0n>O  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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