[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 -BEd7@?A  

SL?YU(a  
1 Declaration concerning intellectual property x,TnYqT^  
2 Introduction 4 `a9iq>   
3 Theory section 5 Ceew~n{  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Gk:k px  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 %;b]k  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0t6DD  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 v>0} v)<v  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 YZ6" s-  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 mi@ni+2Tn  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 oH(=T/{  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 %\Mc6  
3.4.3 Tasks of project . . | &/_{T  
4 Experiments 18 #hXxrN  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Oe lf^&m  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Zhc99L&K  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 j5rMY=|F  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 'CCAuN>J  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 B{>x  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 [R<>3}50Y  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 >O~   
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ,91n  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ]E#W[6'VtB  
5 Conclusions 56 =4gPoS  
6 Appendix 58 )&qr2Cm*  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 n2Ew0-  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 $ J!PSF8PL  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 >LJ<6s[=  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 $.zd,}l@L  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5. +_'bF|  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8LUl@!4b  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 |mT1\O2a  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 p;~oIy\,  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 x;A.Ll  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5E =!L g  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 -Sa-eWP  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Y)DF.ca(  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ,@\z{}~v  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 6xx(o  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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