[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 7es<%H  
EED0U?  
1 Declaration concerning intellectual property aw923wEi  
2 Introduction 4 Cqs+ o^q  
3 Theory section 5 ~Ydm"G  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 :MP*Xy\7&J  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 BXb=NE  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3'7]jj  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 )ZW[$:wA  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 n)Zu>  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ~.<QC<dN  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;/h&40&  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 xZ]QT3U+  
3.4.3 Tasks of project . . -O^R~Q_`w  
4 Experiments 18 /V{1Zw=  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ,Y4>$:#n/  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 hm\UqIt  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 FNw0x6,~R  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 H%bc.c  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 f<{f/lU@  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 YNB7`:  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 (e_z*o)\T  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 .iC!Ttr  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3#0y.. F  
5 Conclusions 56 .(&w/jR  
6 Appendix 58 *EwDwS$$  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 {pc (b  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 WfXwI 'y  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 cy(4g-b]@e  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 r;9 V7
C  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ;nx.:f  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 \ iA'^69  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 *3KSOcQ  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 }BUm}.-{u,  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 DbSR(:  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 l>?f+70  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ~dC.,"  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 1l'JoU.<  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 v5 @9  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator =axuLP))  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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