[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 XCez5Q1  
W3X;c*j  
1 Declaration concerning intellectual property 4VA]S  
2 Introduction 4 ^g<Lu/5w  
3 Theory section 5 O!F"w!5@  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ZY
6%%7?1  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 B>"-8#B[4  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ,[_)BM  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ~X;sa,)L1+  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 S4E@wLi  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 pUgas?e&  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ~jWpD7px  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 bDegIW/'w  
3.4.3 Tasks of project . . I'<sJs*p  
4 Experiments 18 xKT;1(Mk  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 k?Zcv*[)D+  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 )%: W;H  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Z]OX6G  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 #m'+1 s L  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |>Pv2  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 LG?b]'#  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 !_&;#j](  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 V%^d~^m,H  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 #yCnM]cEn  
5 Conclusions 56 Wx8cK=  
6 Appendix 58 'E\qqE[;  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 tU8aPiUl  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 EYZ,GT-I  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 B+'w'e$6  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 v1
NFz>Hx  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 8nSw7:z  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #hEU)G'$+  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 You~ 6d6Om  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 *m6*sIR  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 D6P/39}W  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 NVDv
d6  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 c[?&;# feV  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 O-+!KXHd[  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ^$8WV&5q>  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 1n$  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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