[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 tWFJ
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49m/UeNZ  
1 Declaration concerning intellectual property S}E@*t2h  
2 Introduction 4 ~0NZx8qG  
3 Theory section 5 Nvi14,q/  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 r%m2$vx#  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ;ORy&H aKl  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Fk43sqU6~  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 cPXvTVvs  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 u$"5SGI6  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 {IVqV6:  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 khfE<<$=  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 `uj`ixcR  
3.4.3 Tasks of project . . WA/\x  
4 Experiments 18 D-.>Dw:  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ^cNP?7g7  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 a_yV*N`D  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 a srkuAS  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 L8fr uwb  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 o\#C] pp  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ZttL*KK  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 b<8h\fR#'  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 k|V{jBG"@  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 BzZy s  
5 Conclusions 56 
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6 Appendix 58 X%dOkHarB  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 -=RXhE_{  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 yZ{YIy~  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Qi%A/~  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 TaC)N  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ]
k8XLgJ  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 .UcS4JU
  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 pkoHi'}}$  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ihnM`TpMJ  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Rg6>6.fk*  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 bQ)r8[o!  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 t*x;{{jL#(  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 bchhokH
  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 S4_Y^   
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator QNo}nl/N  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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