[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 "g&f:[a/  
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1 Declaration concerning intellectual property }RI_k&;  
2 Introduction 4 L%is"NZh  
3 Theory section 5 1J"I.  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 &l1t5 !  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 *YvtT(Gt  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 w.(WG+  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 d4;$=P  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 LkS tU)  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 v7wyQx+Q  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Sl,DZ!  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 @Xl(A]w%!  
3.4.3 Tasks of project . . 'W
P~-}(  
4 Experiments 18 #xGP|:m  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 s)r!3HS  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1bCE~,tD  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 \EVT*v=}/  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 /-[vC$B"  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 }_zN%Tf
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4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 @gK`RmhGE5  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 9d#?,:JG  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ~Dq-q6-@t  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 |7c],SHm  
5 Conclusions 56 zP #:Tv'  
6 Appendix 58 K?'m#}]  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 `+n#CWZ"Y  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 C
78g|n{  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 sPvs}}Z]P  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ;7:} iKU  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 xB Wl|j  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 :5%98V>02  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 L{%L*z9J  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 }={@_g#  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 '2lzMc>wvP  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Eb[;nk?  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 n!/0yR2S  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 xn2nh@;
 
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 pS+w4gW  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator O~V^]  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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