[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 TGXa,A{  
X,aYK;q%z  
1 Declaration concerning intellectual property :A %^^F%  
2 Introduction 4 RO;Bl:x4  
3 Theory section 5 D\w h;r  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Pi,QHb`>  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ?"#%SKm  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 u] :m"LM  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 h&.wo !  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 @E( 7V(m/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 T9)nQ[  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 fkSO( C)  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 XC 7?VE  
3.4.3 Tasks of project . . b`yZ|j'ikd  
4 Experiments 18 ]<(]u#g_d  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ?Xdak|?i  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 BqDKT  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 >Rvx[`|O!m  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
<IW#ME  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 MV_Srz  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 {oc igR0  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 73{'kK  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 [b{CkX06  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5D M"0  
5 Conclusions 56 T=hhoGn  
6 Appendix 58 7Dnp'*H  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 0;S,tJg  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 J q{7R  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 1im^17X  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 o"wXIHUmV  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 WN(ymcdYB  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 y;mj^/SxK  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 DeR='7n  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
!O\;Nua  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 [
E#UGJ@  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 [."[pY  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8WE{5#oi  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 zR!o{8  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 +&zYZA8v  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator LjL[V'JL  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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