[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 ^U{P3%uZ  
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1 Declaration concerning intellectual property 5M.Red.L  
2 Introduction 4 JZw^W{  
3 Theory section 5 L!vWRwZwC  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 |D+p$
^L  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 M:(&n@e  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 >#?iO]).  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 kQ[Jo%YT?E  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 `
u=oeM:  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 #G~wE*VR$  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 tvCcyD%w  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 X TM$a9)  
3.4.3 Tasks of project . . NfqJ=9  
4 Experiments 18 ]_\AHnJ  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 fFHK:n`  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 V8T#NJ  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ``6{T1fQS  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4znH$M>bU  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 $E@ouX?  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 RUqO!s~#rY  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 n{$}#NdV  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 BjB&[5?z  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Lz?*B$h  
5 Conclusions 56 1wlVz#f.  
6 Appendix 58 y:C)%cv}*  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 GI?PGAT  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 IqXBz.p  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 \#2 s4RCji  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 %rw}u"3T  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 "R8.P/ 3  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 y]7%$* <  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @"0uM?_)-  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 fw:7U%MGv  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 HS(U4  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 J ZA*{n2  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 V&g)m.d:n  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 !"`Jqs  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 G~S))p  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator df^0{gNHx  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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