[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 W^3 Jg2gE  
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1 Declaration concerning intellectual property Rp2h[_>
 
2 Introduction 4 c=tbl|Cq  
3 Theory section 5 A v>v\ :.>  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 tF,`v{-up  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Caj H;K\  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 tb?TPd-OY  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ;V~x[J|x  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 D6lzcf  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 |s/Kb]t  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5GAW3j{  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 =A,T:!}'  
3.4.3 Tasks of project . . 1ik.|T<f0  
4 Experiments 18 0B1nk!F  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 $'CS/U`E}  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 XS2/U<sd  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 -,*m\Fe}  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 FP&Ykx~  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 h(@.bt#
 
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 kJB:=iq/x$  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 j{FRD8]V  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3>3t(M|  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 38-kl,Vw  
5 Conclusions 56 &&$*MHJ  
6 Appendix 58 nT:<_'!  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 9+*{3 t  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 p/0dtnXa(  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 U&(gNuR>J  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 vO?sHh  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5hEA/G  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ? .B t.  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @P0rNO%y
 
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 SD~4CtlfI  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 i,~(_|-r  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 xH28\]F5n  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ,]JIp~=nsh  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ])qnPoQ<n  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 F&p42!"  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator hyPS 6Y'1  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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