[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 Yu:!l>  
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1 Declaration concerning intellectual property 5GwzG<.\^_  
2 Introduction 4 SquuK1P=  
3 Theory section 5 <P_B|Y4N/  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 I(va;hG<o  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 -DWnDku8=  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 R]" j
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3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 aA=7x&z@  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 _
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3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 QFU1l"(qGk  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Id=g!L|  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 HME`7dw?  
3.4.3 Tasks of project . . z+]YB5zK%  
4 Experiments 18 PvW~EJ  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 -5GRit1q?  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 +K:hetv  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 /^':5"=o  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .Lp\Jyegs  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 :,Mg1Zf  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 `J-&Y2_/k  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 :y^%I xs{1  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 7i88i
T  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 li&
&[=6A  
5 Conclusions 56 VH6J @m  
6 Appendix 58 L)3JTNiB  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 WoWmmZ  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 J'@`+veE  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Qn`Fq,uvL  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 O_^;wey0}?  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 !T~C=,;  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 V]P%@<C  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 CYZ0F5+t  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 et}%E9  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 E\vW>g*W  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Ax'o|RE)x  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 66|$X,  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 -P We  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 |`Iispn  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator yc.9CT
xx  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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