[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 N%K%0o-  
nsM :\t+ p  
1 Declaration concerning intellectual property 8E:d!?<^&I  
2 Introduction 4 A@I( &Z  
3 Theory section 5 Ce%fz~*b  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 W.O]f.h  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ^]A,Q%1q^  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 'K:zW>l  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ?~_[/  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 q4wS<,3  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 d4]9oi{}  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 74u_YA<"  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 @UG%B7  
3.4.3 Tasks of project . . mO1r~-~AJ  
4 Experiments 18 *53@%9 {u  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 oTjsiXS  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 +uD4$Wt_F  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 y))) {X  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 btZ9JZvMx  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 "{igrl8  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 }kK6"]Tj  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 o8A1cb4<T  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 :Q@qR((&o  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 d2!A32m  
5 Conclusions 56 c'gV  
6 Appendix 58 8:=EA3  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 nR2pqaKc  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 E/6@>.T?'  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 *=p[;V  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 'Rg6JW\  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 [IgB78_$  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 P nxxW?  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 (*CGZDg  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ?8O %k<?  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 (Q/Kp*a  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ^G~C#t^  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 C72!::o  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 M~uX!bDH  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 oieZopYA  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 5,,b>Z<  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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