[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 %1;Y`>  
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1 Declaration concerning intellectual property 2xuU[  
2 Introduction 4 ]A-LgDsS  
3 Theory section 5 ?cz7s28a  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 }W " i{s/  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 H/x9w[\+[  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Z] cFbl\ma  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 J^` pE^S  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 CWp>8@v  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 %:l\Vhhz  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ,82?kky  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 js)E:+{A,  
3.4.3 Tasks of project . . iN u k5  
4 Experiments 18 5 YIk  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6S%KUFB+e  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 YL;*%XmAG  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 \@ZD.d#  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 o~:({  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 * e,8o2C$  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 f]Z9=  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 uX7"u*@Q*~  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 y>UQm|o<W  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 R<h:>.M  
5 Conclusions 56 gY-}!9kW]  
6 Appendix 58 8.`5"9Vh  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 =%FhY^-  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 fk5pPm|MiL  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 bb/A}< zD  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 MGKSaP;x  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 }`$({\^w  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 , YE+k`:  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 +>mU4Fwp  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Y-DHW/Z~  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 <m`Os2#  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 pi*?fUg!W  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 [ dVRVm0N  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 NTM.Vj -_h  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ` NvJ  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator <e8Ux#x/  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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