[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 PU-~7h+$  
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1 Declaration concerning intellectual property )s6tjlf8  
2 Introduction 4 A%Bz52yg  
3 Theory section 5
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3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 (_nkscf  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 <7PtC,74  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 29av8eW?3  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 ?2#SM  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 {<kl)}  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 :"QRB#EC%  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 BwEL\*$g  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 jBE=Ij  
3.4.3 Tasks of project . . <78>6u/W%  
4 Experiments 18 IgFz[)  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 \H" (*["&  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Qz$.t>@V=  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 rtzxMCSEU  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .Dx]wv  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 S:1! )7  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 \{UiGCK  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 rcyH2)Y/e  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 7gJy xQ  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 bjvi`jyL3k  
5 Conclusions 56 7XwFO0==  
6 Appendix 58 j;+nnpg  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 el[6E0!@  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 7 'f>  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 L1D%vu`  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 CX1'B0=\r  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 pkxW19h*0  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ]I}' [D  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 V'6%G:?0a  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 zF{z_c#3@  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 9JUlu  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 wiFckF/  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3gGF?
0o  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 
,YiBu^E9  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 sxuYwQ  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 6~2
!ZU  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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