[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 :W1tIB  
~"hAb2  
1 Declaration concerning intellectual property ^{:[^$f:l  
2 Introduction 4 @b(gjOE  
3 Theory section 5 &Funao>  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 \)s 3]/"7  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 L2Qp6A6S  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 aO;Q%]VL'  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 `;8u
9Ff  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Y7IlqC`i  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 N'q/7jOy  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 itvy[b-*  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 SJY"
]7  
3.4.3 Tasks of project . . Yru1@/;  
4 Experiments 18 s
C'A_-'  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2*cKFv{  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 8Gzs  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 [~rk`  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ^9m^#"ZW`  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 EXScqGa]  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ,
J4a~fPf  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 }F9?*2\/  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 EJiF_  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Fb`7aFIf  
5 Conclusions 56 [&k& $04_  
6 Appendix 58 d+wNGN  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 *1 eTf  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 h;h,dx  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 PT5ni6  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 $f@-3/V6{  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 nD{;4$x
P`  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 d4rJ?qw  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 mfi'>o#  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 d%|#m)  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 OA5md9P;d  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ;Z<*.f'^fc  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 nV6g]#~@  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 MyS7AL   
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 FWx*&y~$  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ~+NFWNgN  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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