[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 Pw$'TE}  
2Q1* Xq{  
1 Declaration concerning intellectual property J0o U5d=3  
2 Introduction 4 }c&Zv#iO6  
3 Theory section 5 J )@x:,o  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 J8/>b{Y  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 W{Nhh3  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ukG1<j7.  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 \ZCc~muR  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 v6oZD;;~  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ^@{'! N  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 [gQ
~B1O  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 n-H0cm  
3.4.3 Tasks of project . . ;9u6]%hQTX  
4 Experiments 18 n6|}^O7  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 jZm1.{[>  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 L$7v;R3  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 `@Kh>K  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7
s
HtJr  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 BT`/OD@  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 $XT&8%|*7  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 y1k""75  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 WGp81DNS|  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ijyj}gpWha  
5 Conclusions 56 Y*J`Wf(w  
6 Appendix 58 $9Z8P_^.0(  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ]IyC  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 rl4daV&,U  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 (qB$I\  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 173/A=]  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 p1X lni%=  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ,JVD ;u  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 >@ge[MuS  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 <V>vDno\  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 n%"s_W'E  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 W P.6ea7k  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 of{wZU\J+9  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 rBgLj,/`U/  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Fnll&TF  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator nM}X1^PiK"  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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