[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 1XqIPiXJ  
U)u\1AV5  
1 Declaration concerning intellectual property ;R/k2^uF  
2 Introduction 4 W\&WS"=~  
3 Theory section 5 dVPq%[J
2  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 a3Z:C!|O'  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 umZlIH[7  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ?@
3#c  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 UCe,2v%  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 P{"WlJ  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 C(EYM$  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 m$7x#8gF  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 kuWK/6l4  
3.4.3 Tasks of project . . c:3@[nF~  
4 Experiments 18 wy,Jw3  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 K~`
n}_:  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 17WNJ  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 _Wm(/ +G_|  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 p.@0=)  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 n33JTqX  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 x1.3W j  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 #S@UTJa  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 >Y,/dyT Zm  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 n^* >a  
5 Conclusions 56 <I>%m,  
6 Appendix 58 `%FIgE^  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 %T`4!:vy  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 >W>##vK  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 /d{glOk  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 TrSN00  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 70'}f  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 q,<n,0)K  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 zWF 5m )-  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 AeNyZ[40T  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 WpXODkQL  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Py|H? ,6=  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Q mb[ e>  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 UiJ^~rn  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 2>!_B\%)H  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ExNj|*  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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