[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 eEX*\1Gg  
*@fVogr^  
1 Declaration concerning intellectual property {q/D,Rh8  
2 Introduction 4 ~kOXMLRg  
3 Theory section 5 t&MLgu  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 F @uOXNz)  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 t]XF*fZH  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 |6w{%xC?"  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 '^`%  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 VX'G\Zz@h|  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1v'|%B;O  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ]DK.4\^  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ^o[(F<q  
3.4.3 Tasks of project . . [W8?ww%qT  
4 Experiments 18 |Li9Y"5  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Bi`m+ob  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 HEs.pET\  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 R[!%d6jDE  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 a9p6[qOcd  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3|vZ`}  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ]Vd1fkXO0  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 zxy/V^mu  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 f"d4HZD^  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 I8XU '  
5 Conclusions 56 jWGX:XB  
6 Appendix 58 D)J'xG_<O  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 AxiCpAS;J  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 wbbr8WiU
 
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 f= 33+8I  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 %P`|kP
W1  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Z]k+dJ[-  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 iYl{V']A  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 j)lgF:  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 eS;W>d  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 c\N-B,m&  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 OIrr'uNH  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Ov|Uux  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 q Qc-;|8  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ~.TKzh'eB  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator m*\XH DB  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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