牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms !en F8a
0*;9CH=BE
1 Declaration concerning intellectual property >jz%bY
2 Introduction 4 3d'ikkXK
3 Theory section 5 b#;N!VX
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 DYKV54\ue
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 }Q=se[((
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Df,VV+
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ~<aeA'>OA
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 &/hr-5k
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 dezL{:Ya
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 p@8^gc
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ,c7u
3.4.3 Tasks of project . . y]pN=<*h5
4 Experiments 18 YeExjC
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 DET!br'z5
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 'Tf#S@o
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 x\bR j>%(
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 F}B/-".^
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 S[hJ{0V
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 v8vh~^X%P
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 k *;{n8o?)
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 B
mBzOk^
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ;*4tVp,
5 Conclusions 56 =7]Q6h@X
6 Appendix 58 d+m6-4[_k
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 J ]Gc
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 +z jzO]8
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 UGC|C F2K
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 jdg
~!<C
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 &^3~=$
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 .f !]@"\
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 rxgVT4
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 /,!7jF:
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 qtwT#z;Y
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3^A/`8R7K
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 >.O*gv/_
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 _KM $u>B8
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 {c\oOM<7
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator SCh7O}
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .