[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 pxCQ=0k  
Ob]J!.  
1 Declaration concerning intellectual property H-eHX3c7  
2 Introduction 4 4W=fQx]  
3 Theory section 5 $p*.[)  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 {&J OO  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 E`|vu*l7  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 }\1IsK~P  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 vZPBjloT!.  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 I(j$^DA.  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 "O_)~u  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 f,Am;:\|  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 !1l~'/r  
3.4.3 Tasks of project . . v3wq-  
4 Experiments 18 O"wo&5b_  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 m14'u GC  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 CW FE{  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 %0'7J@W  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Rpj{!Ia  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Sx1OY0)s  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 z~ua#(z1S  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 !Oi':O
QG  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 @0%[4  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 :.(A,  
5 Conclusions 56 z Ece>=C  
6 Appendix 58 sAnb   
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 t(}g;O-  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ~VV$wU!A  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 |Z8Eu0RSb  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 c7nbHJi  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 vSo1WS  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2"WP>>b80  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ,x?Jrcx~'C  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Kd*=-  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 1/%5pb2\  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 vi` VK&+r  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 +K,T^<F;  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 \5j#ad  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 N|/gwcKe  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator _/YM@%d  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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