[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 <[Oe.0SGu  
F,5~a_GP?  
1 Declaration concerning intellectual property GCm(3%{V%(  
2 Introduction 4 f9ux+XQk9  
3 Theory section 5 iq*]CF  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 WR,MqM20  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 |C"(K-do  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 (dmLEt  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 &y_Ya%Z3*e  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 "sh*,K5x|  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 +
L(|?|i8  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 89hV{^  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 p?rh+0wgX  
3.4.3 Tasks of project . . D y+)s-8  
4 Experiments 18 $r+_Y/  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 W cOyOv  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 c@f?0|66M  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &GYnGrw?@  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 rZ`+g7&^Fh  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ETZE.a  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 )<YfLDgTs  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 eLFxGZZ  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ,6VY S\a3  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Pa)'xfQ$Y6  
5 Conclusions 56 # `L
?24%  
6 Appendix 58 PzF>yG
[  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 tBUn KPT  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 [h&)h+xt  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 gI~B _0x  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ^Mvgm3hg  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 {0L.,T~g+[  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 lC.Q61J@  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ,L_u X  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 {:;6 *W  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 !#&`1cYX  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ^5E:hW[*  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 l(A)Gd5>  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 KpX1GrIn3  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 O,.c gX   
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator g79zzi-  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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