[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 ~zO>Q4-k  
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1 Declaration concerning intellectual property kW4B @Zh  
2 Introduction 4 'wT !X[jF  
3 Theory section 5 jxdX
7aik  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ;^f ;<  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 r>,s-T!7  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 kD\
7wz,ui  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 AV]7l}-  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 m4_ZGjmJM  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 (,XbxDfM  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 N/x]-$fl  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 k%Wj+\93f  
3.4.3 Tasks of project . . C;\R 62'  
4 Experiments 18 `3?5Z/,y  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ojG;[@V  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 M;j)F  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 "STd ;vR  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 T8W;Lb9hQ
 
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 0?Bv zfb  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 HaA2y  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  \<u  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 >XJUj4B|X  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ,JqCxb9  
5 Conclusions 56 #D
 ]P3  
6 Appendix 58 yB5JvD ?  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 :v B9z  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Y_= ]w1  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 q(\kCUy!  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 
yN{TcX  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 a&!K5(  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3,yzRb  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #5yz~&  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 l}_6_g>6  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ^^T xx  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 &2sfu0K  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 w`_"R6  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ApTE:Fm1  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ;iO5 8S3  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ?bGk%jjHXM  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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