[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 ;I0yQlx|U  
y$;zTH_6j  
1 Declaration concerning intellectual property l:kE^=6  
2 Introduction 4 {<Xo,U7y  
3 Theory section 5 dxae2 tV  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 U3VsMV*Y  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 X~<>K/}u5  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 |?pYJkrYO  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 do:RPZ!  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Ay[9k=q]  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 lN]X2 4t  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 =:0IHyB#0  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 :#"OCXr  
3.4.3 Tasks of project . . k^vmR
e<lk  
4 Experiments 18 4^jZv$l5  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 @/ovdf{  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 :u|UVp5  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ^HU=E@  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 G1n>@Y'j''  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 |~T+f&   
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 KlSY^(kHR  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 [))2u:tbS\  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 *< SU_dAh  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 `(w kqa  
5 Conclusions 56 k%bTs+]*  
6 Appendix 58 !UPAEA  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 a}+_Yo(Q  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 9BgQoK@  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 -^SD6l$  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 8)Bn?6.  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 _ jM6ej<  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 xX67bswG  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 "MVN/Gl  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 H"Em|LX^  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 EWvid4QEi  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 W1M/Z[h6)5  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 BRQ
5  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Ni;{\"Gt  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 O'?lW~CD.>  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator !un"XI0`t<  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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