[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 KjGu !B
 
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1 Declaration concerning intellectual property ,dRaV</2  
2 Introduction 4 ~&Z>fgOTJ  
3 Theory section 5 GvVkb=="  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 lY,^  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 (.-4Jn  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 [Uup5+MCv  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Zc7;&cz  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 l>6tEOXt  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 J[}H^FR  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 R3B+vLGX  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 SaPE 1^}  
3.4.3 Tasks of project . . eB0exPz%  
4 Experiments 18 qzW3MlD  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 "0eX/rY%  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |~Dl<#58  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 +&.zwniSS  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 fRS;6Jc  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 DI\=udN  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 *PF<J/Pr  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 UF"%FF  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 P%|~Ni_BTX  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ?V6,>e_+  
5 Conclusions 56 -6[DQB  
6 Appendix 58 HA'~1$#z  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ]-gyXE1.r  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 wnS,Jl  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ;UQza ]i  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 =:rg1wo"c  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 &ijz'Sg3  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 m. pm,  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 N{%7O
G  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 wI@87&  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 =|oi0  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 C|ZPnm>f30  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 $a_y-lY  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 !!C/($  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 nCYkUDnZ  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator y[m,t}gi  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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