牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms +!!G0Zj/
57 Bx-
1 Declaration concerning intellectual property K]G(u"'
2 Introduction 4 DHv86TvJt
3 Theory section 5 GZKYRPg
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 <;O^3 _'
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 }/,Rp/+7]
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 V aG Qre
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 nc\2 A>f`
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 G%AO%II
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 9I;~P &
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4*Gv0#dga
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ~G-W |>
3.4.3 Tasks of project . . TA2ETvz^
4 Experiments 18 &[_@f#
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ~!Nw]lb!
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Xo] 2iQy
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 S' kgpF"bm
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Bz kfB:wr
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 gIusp917
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 0a^bAEP
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 u @`a~
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 h]+;"v6 /
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ~zG)<S"q
5 Conclusions 56 XWQ `]m)
6 Appendix 58 R=&-nC5e
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 !{+.)%d'g
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 c@"FV ,L>
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
s2wDJ|
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ,+4T7 U R
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 W5= j&&|!
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ; 1 {=t!z=
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 QKB+mjMH#x
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 *hJWuMfY,
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 UcOP 0_/
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 \w>Rmf'|
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 U B~ -$\.
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 :KA)4[#;W
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 $/tj<++W
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator jC># `gD
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
