[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 )"pvF8JR%3  
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1 Declaration concerning intellectual property t`
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2 Introduction 4 ={)85N  
3 Theory section 5 JP5e=Z<  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Lj3o-@\*j  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 j4?Qd0z  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ?b,>+v-w::  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 z}ar$}T  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ]8\I{LR  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 RJ{$`d  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 +gX
,r$bX  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Nnl3r@  
3.4.3 Tasks of project . . /RxP:>hVv  
4 Experiments 18 }_]AQN$'G  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 eo0-aHs  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 C7FQc{  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 sQa;l]O:NC  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2K91E}  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 HeAXZA,  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Ai< beUS  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 =0
=#M(w  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 HrBJi  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 = ^NvUrK  
5 Conclusions 56 G;l7,1;MU:  
6 Appendix 58 &J6
`Q<U!  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 hy*{{f;  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ,x8;| o5  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 7y'":1  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 jmID@37t  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4k;FZo]S  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 OoSk^U)  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 by
@KdQow  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 'QCIKCn<  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 \Fz9O-jb4  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4!/JN J  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 r%PWv0z_c  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 xm{]|~^JG  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 I}4 PB+yu  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator MxsLrWxm  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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