[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 SY8C4vb'h  
8$|=P!7EO  
1 Declaration concerning intellectual property ze;KhUPRm  
2 Introduction 4 !%>7Dw(kt  
3 Theory section 5 59-c<I/}f  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9C i-v/M]  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 h7I{ 4  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 WjjB<YKzF  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ,Lt[\_  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ]cruF#`%  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2px|_)i
 
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 =rK+eG#,  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 bu"!jHPB  
3.4.3 Tasks of project . . Q5_o/wk  
4 Experiments 18 Y4(  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 wvPk:1wD5  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3[f): u3"  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ],v=]+R  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 8KNZ](Dj  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2Wb]4-  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 188*XCtjQ9  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 "wHFN>5B  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 $tS}LN_!  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 @ry_nKr9  
5 Conclusions 56 7\q~%lDE  
6 Appendix 58 yvYad  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 v}Fr@0%  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 #1G:lhkC  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 F@:'J\I}:  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 D5HZ2cz|a  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 '6Q=#:mc\  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 _f:W?$\ho  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 k)Qtfj}uij  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 :Zz '1C  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5[u]E~Fl}  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 (*)hD(C5  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 (=@h23 vH  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 tC9n k5~  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 N'`A?&2ru  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 7x4PaX(  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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