[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 !Av9?Q:  
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1 Declaration concerning intellectual property #K6cBfqI  
2 Introduction 4 # )y/aA  
3 Theory section 5  RQb}t,  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 V*{rHp{=p  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Yu>DgMW
 
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 hd u2?v@  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 :Ys~Lt54  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 kQ}n~Hn  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 zD79M  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 r]UF<*$  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 
,_fz)@)  
3.4.3 Tasks of project . . +)iMJ]>  
4 Experiments 18 :#pdyJQ_  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 %KXiB6<4  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 p.SipQ.P  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 o[T+/Ej&  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 8.#{J&h  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 *B"Y]6$  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 J+J,W5t^  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 -(8I?{"4i  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 0{|HRiQH9+  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 E5d$n*A  
5 Conclusions 56 wDZ<UP=X  
6 Appendix 58 ||_hET  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 :q]9F4im  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 (Z SaAn),  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 q8?kBKP  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 g4$(%]  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Ki2!sADd  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 cKe%P|8  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 %,kP_[!>Q  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 _!R$a-  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Jpj=d@Of70  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 `t&{^ a&Y"  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 #Ub_m@@4  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 t>I.1AS  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 .h7s.p?  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator L^3&  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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