[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 ;#fB=[vl";  
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1 Declaration concerning intellectual property *M-.Vor?R  
2 Introduction 4 rYN`
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3 Theory section 5 6TPcG dZ  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 &WvJg#f  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 '>'h
7F=tY  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 UkXc7D^jwm  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 y%ER51+  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 t6-c{ZX>A  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 hO{@!H$l  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 z-$?.?d  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 pMa 3R3a  
3.4.3 Tasks of project . . gY*Cl1 Iz  
4 Experiments 18 S)JZb_  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3^1)W!n/  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 \EB]J\x<  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 zL)S,
 
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 lh?mN3-*  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  w8FZXL  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Dtd bQF  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 0SvPyf%A
C  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 |nU:  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 _eO+O=j_x  
5 Conclusions 56 G/<{:R"  
6 Appendix 58 >KGQ#hnH  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 "NC(^\l/  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 hn!$?Vo.  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 BIV]4vl-&  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 *p.ELI1IC  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 o L6[i'H|  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 H,3$TNXy  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 9Cf^Q3)5o  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ]e?*7T]  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ?7a<V+V:  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 8'g/WZY~~  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 T("Fh}  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 QfwGf,0p  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 3
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6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator K<+AJ(C  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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