[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 y~z&8XrH  
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1 Declaration concerning intellectual property ctPT=i60  
2 Introduction 4 /A-VT  
3 Theory section 5 It]GlxM
X  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 `[h&Q0Du6  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 RJ-J/NhWyI  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 iGBHlw;A  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ";upu  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 " eS-i@  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 D|2lBU  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 $,o@&QT?AT  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 sRQ4pnnrn  
3.4.3 Tasks of project . . !FQS9SoO9  
4 Experiments 18 ~ymSsoD^  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 zhh6;>P  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 _y:aPn  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3x=NSe|f  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 p::`1  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 uM[[skc  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 !>WW(n07Ma  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 D77$aCt  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 L?(m5u~b  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 !,~C  
5 Conclusions 56 lr[&*v?h  
6 Appendix 58 A{wk$`vH
  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Mn*5oH  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ]{AHKyA{:  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 UoJMOw[  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 b~?3HY:t~K  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 GXR7Ug}k  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 KssIoP
 
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ~2UmX'  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ]_hXg*?  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 lWFm>DiLY  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 sh%%U  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 {sUc2vR  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 xw3A|Aj?r  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 _:Ov-HIR  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator N8Un42  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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