[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 [_Z3v,vt,  
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1 Declaration concerning intellectual property fE}}>  
2 Introduction 4 QKQy)g  
3 Theory section 5 f& *E;l0  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 AkC\CdmA  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ~!u94_:  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 H#akE\,  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ?yh.*,dgi  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 )[.URp&  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 _JoA=<O!  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 kXRD_B5&  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 $]86w8?-N  
3.4.3 Tasks of project . . s5@^g8(+C  
4 Experiments 18 #+=afJ  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 =!aV?kNS8  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 wEyh;ID3#  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .kV/0!q?  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 J)f?x T*  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 <L0_<T  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 SM?<woY=*  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 sj2+|>
 
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 >ZWm0nTr  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ps[rYy  
5 Conclusions 56 I(|{/{P,  
6 Appendix 58 7="V7  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 dfce/QOV  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 +q!6zGs.  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 |H49FL  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 n"vI>_|G  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 aQuENsB  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 _1QNO#X  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 bcg)K`'N  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 JM0)x}]+  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 i[swOYz]X  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1l{n`gR  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 -i4gzak  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 8[V!e[  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 nLQJ~("  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator w@R-@
G  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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