[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 bM!`C|,[s  
EZ=M^0=Hpf  
1 Declaration concerning intellectual property !YoKKG~_0  
2 Introduction 4 *]EcjK%  
3 Theory section 5  d,H%  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 x~mXtqg  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Z-~^)lo  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 aRV!0?fS  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6jnRC*!?  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 >0m-S :lk  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 R52!pB0[  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1DBzD%@Oz  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 LRmO6>y  
3.4.3 Tasks of project . . jG/kT5S  
4 Experiments 18 Rp|:$5&nE  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 y_nh~&  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 fHgfI@{=j  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 d#W[<,  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 %?g]{  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 BE U[M  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 jXdn4m/O  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 68d@By  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 O-|3k$'\z  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 :Rq D0>1  
5 Conclusions 56 [C&c;YNp  
6 Appendix 58 q8p 'bibY  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 =];FojC6I  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 h0gT/x  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Fl O%OD  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 NfSe(rd  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 XYn$yR\dj  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65  $SDx) '!  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 a( qw  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ?@XO*|xkSk  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6yR7RF}  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 "3v%|  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ;uJVY)7a  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 (kSkbwu  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 9DT}sCLz:B  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator q}8R>`Z{  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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