[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 J~jR`2+r  
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1 Declaration concerning intellectual property uzx?U3.\  
2 Introduction 4 0Lo)Ni^"  
3 Theory section 5 @l:o0(!W  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 [0(+E2/:2  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ?<iinx   
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 n!B*n(;!u  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1%nE  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4{s3S2f=  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 d/k70Ybk  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 |aT&rpt  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 .cV<(J 5o  
3.4.3 Tasks of project . . cq=ker zQ  
4 Experiments 18 Jmp%%
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4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 v{Rj,Ou  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 x dT1jI  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ;ss,x  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 K6=i\   
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 U '#Xwax  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 &C.{7ZNt  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 
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4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 z|o7k;raH  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5VU 5kiCt  
5 Conclusions 56 1FCHqqZ=  
6 Appendix 58 $X9`~Sv _  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 f
+/AD  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 i7D)'4gkW  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 |(Bc0sgw}  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 fR&;E  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ^11y8[[  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 tf VK  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 V5MLzW\8  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 JfJLJ(}  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ^*{:;F@  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 xIN&>D'|N  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 !&$uq|-  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ,-11w7y\  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ]Cfjs33H  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator s7A3CY]->  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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