[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 s8,{8k  
NA5AR*f'  
1 Declaration concerning intellectual property DH(Qmd  
2 Introduction 4 L*TPLS[lh  
3 Theory section 5 f>LwsP  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 %A@Q%l6  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ykY#Y}?^  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 dd+[FU  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0G-M.s}A  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 F9DY\EI  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 &/K:zWk3mx  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 {U:c95#.!S  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 q.s2x0  
3.4.3 Tasks of project . . II!Nr{A  
4 Experiments 18 jSLNQ  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |P{K\;-  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ~&>|u5C*@  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 f9A^0A?
c  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ,2H@xji [  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 H5@N<v5u  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 dgb#PxOMH  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 QLx]%
E\  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ?LP&VU1  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1 J3h_z6/  
5 Conclusions 56 p~ `f.q$'  
6 Appendix 58 >EQd;Af  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 yDwG,)m 4s  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 _wa1R+`_  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 y/!h.[  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 %O$4da"y  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 !}u'%  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 oz!;sj{,D  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 $S~e"ca1  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 PCxv_Svf  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 'g<0MOq{  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 %G~f>  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 qla$}dnvc  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 d|UK=B^x  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 < * )u\A  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator p=T,JAIt  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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