[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 &iNS?1a%f=  
KnJx{8@z  
1 Declaration concerning intellectual property LKx`v90p  
2 Introduction 4 <#y*h8IZ@t  
3 Theory section 5 !{(ls<  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 tw<P)V\h  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 =2%VZE7Vm  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 L6+C]t}>6  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 lm$;:Roj*  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 MU1E_"Z)  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 .xl.P7@JJ  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 H-
,TS^W  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 )t%h[0{{  
3.4.3 Tasks of project . . F.?01,J=1  
4 Experiments 18 &tj0M.-  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 .*Vkua  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (rcMA>2=  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 FaY_0G;y  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Lc]1$  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 #byJqy&e  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 O9^T3~x[V  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38  WK==j1  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 _R^y\1Qu  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ^"x<)@X  
5 Conclusions 56 X?/Lz;,&  
6 Appendix 58 Z5B/|{  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 L^FcS\r;  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ETfF5i}  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 DnFjEP^  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 "|t!7hC  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 GoIQ>n
 
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 =K(JqSw+M  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8sg|MWSU  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ?3q@f\fZ  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3v1 7"  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ){P^P!s$  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 RlRs}yF  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 9I.^LZ"  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 {kL&Rv%'  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator g^l RG3a  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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