[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 :sf(=Y.qA  
Kzj9!'0R  
1 Declaration concerning intellectual property D7D:?VoR  
2 Introduction 4 (?G?9M#7_  
3 Theory section 5 x&ngCB@O  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 r )EuH.
z  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 _'W en  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 kM#ZpI&0%  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 =B+^-2G8  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 j4!g&F _y  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 l,I[r$TCf  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ]vFtByqn  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 TJ&Z/k3-  
3.4.3 Tasks of project . . 5IwQ<V  
4 Experiments 18 (M>[D!Yt  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 MmZs|pXk  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 $KmhG1*s  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 jjT|@
\-u  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 qu}&4_`%:V  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 U_X/  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 l8$7N=Y  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 #>]o'KQx  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 c]u^0X?&  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 "_g3{[es!  
5 Conclusions 56 U2lDTRt  
6 Appendix 58 #o(c=  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 <b5J"i&m  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 myR}~Cj;q  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 %[ Z[  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6r|BiHP  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 `8.Oc;*zu  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 <9BM
%  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @(~m.p|  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 7QOQG:-  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 0~)_/yx?S  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3U_,4qf  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 e5"?ol0  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 jkN-(v(T  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 Ykt{]#  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator Fz3QSr7FU  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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