[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 2y\E[jA  
AF{\6<m  
1 Declaration concerning intellectual property [&[k^C5  
2 Introduction 4 Yu/ID!`Z  
3 Theory section 5 [|wZ77\  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ho{*Cjv  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 r+!YIk  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 wVXS%4|v  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 &A/]pi-\  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 /V8#[9K  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1UgEI"#a6g  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 G&SB-  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 T wB}l  
3.4.3 Tasks of project . . Eh`7X=Z7E  
4 Experiments 18 2>9C-VL2  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 )CYGQMK  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 o#)C^xlQ  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 jwe*(k]z  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 }v;V=%N+v  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 "9uKtQS0o  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 B4/
>H|  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 *"2+B&Y  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Tb}4wLu  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 >{]%F*p4  
5 Conclusions 56 ^#-l q)  
6 Appendix 58 GMx&y2. Z  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1nM  #kJ"  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 >=lC4Tu  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 qbr$>xH  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 mUC)gA/  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 H'5)UX@LP  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 NX.6px17  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ~NgA  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 tFn)aa~L  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ,pfG  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 F;EwQjTF  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 A  'be
8  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 5~U/  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 m 0C@G5  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator /62!cp/F/D  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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