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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms
R#Ss_y  
3B;B#0g50  
1 Declaration concerning intellectual property ~sk 4v:-  
2 Introduction 4 oBIKtS*L  
3 Theory section 5 c)lMi}/  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 u QCQ$  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 u*PN1E
 
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 $'kIo*cZ  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 N)&3(A@  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 }X}fX#[  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 9n44 *sZ  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 uv._N6mj  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 @'~v~3 $S  
3.4.3 Tasks of project . . V=1Y&y  
4 Experiments 18 et)A$'Q  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {wCQ#V  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 -CxaOZG  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 -w^E~J0*L  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 C2bN<K  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 @u$4{sjgf\  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 &K|CH? D  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ~FDJKGK  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 "EhA _ =i  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 .y[=0K:  
5 Conclusions 56 g6r3V.X'  
6 Appendix 58 [%YCupr#  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 oGXT,38*  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 C#vU'RNpl  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 8CwgV  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 m<TKy_C`  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 M0n@?S  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 vvdC.4O  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 r1$ O<3\  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ;R|5sCb/m  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 lHr?sMt
 
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 c00a;=ji  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 0FH
N  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 o{nBtxZ"  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ^%*%=LJm  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator mI9~\k&9  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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