[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 JZ`>|<W  
*6:v}#b[  
1 Declaration concerning intellectual property d; 9*l!CF  
2 Introduction 4 qs=Gj?GwGQ  
3 Theory section 5 + c`AE  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 z)}3**3'y  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ,mBZ`X@N  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ?Phk~ jE  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 OkLz^R?d  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 e"]"F{Q  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 N? M   
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 w#oGX  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 %B@!  
3.4.3 Tasks of project . . $30oc Tt{  
4 Experiments 18 M(yH%i^A  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ?-pi,O~(p  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 xdPcsox~  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 <3b'm*  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 grr'd+_e  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 "jT#bIm  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 _IWxYp  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 "u_i[[y  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1!vPc93 $$  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 <j;]!qFR  
5 Conclusions 56 ^EF

'TO$  
6 Appendix 58 WZq,()h  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 q
pI]R  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 -LTKpN`[@  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 W;4Lkk$  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3QW_k5o  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ylu2R0] (  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5y]io Jc9-  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 KF_?'X0=  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 WSRy%#  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 $_sYfU9  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 -IadHX}]t  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ?OE#q$g  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 qe?Qeh(!X  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 /Y,r@D  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator Oa! m  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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