[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 m(D-?mhL  
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1 Declaration concerning intellectual property V<?0(esgR  
2 Introduction 4 2%9L'-  
3 Theory section 5 TK%q}bK,  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
}EP}D?Mmu  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 DtJ3`Jd  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 VJl0UM3{J  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 f(5;Rf(  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 k8@bQ"#b  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Zg0nsNA   
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 `^ a:1^  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 9U4[o<G]=  
3.4.3 Tasks of project . . )>U"WZ'<  
4 Experiments 18 Q7{{r&|t&  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Ye$; d
~  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 wXZ9@(^  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 c;!|=  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 >AY9F|:  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 qnnRS  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Qr7|;l3  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 j>l  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 %4t?X  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 {v|ib112;  
5 Conclusions 56 t o8J   
6 Appendix 58 ~4O3~Y_+GN  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5rc3jIXc{|  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ,-8Xb+!8I  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 MPn/"Fij$  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 EyA(W;r.  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 )?$@cvf  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 cIa`pU,6A  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Iza;~8dH5  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 s&Al4>}.f  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 p$= 3$I  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 eibkG  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Z;BEUtR c  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Di
Y74D  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 9j5|o([J  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ?^MH:o  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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