[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 B?nQUIb:  
&sp7YkaW  
1 Declaration concerning intellectual property 3+<}Hm+  
2 Introduction 4 /.<T^p@\&  
3 Theory section 5 z\,g %u41  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 J>YwMl  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 '*5I5'[ X,  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 c]>s(/}T  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 $/aZ/O)F  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Y{TzN%|LV  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 X=Q)R1~6v  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 F#X&Tb{  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4+od
N.  
3.4.3 Tasks of project . . coHzbD~#H  
4 Experiments 18 +s:!\(BM  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 "r!O9X6  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 &+\J "V8  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 YK/?~p9:  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 JpEE'#r|  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 O+Fu zCWj  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ){|Bh3XV  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 njv
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av  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 -aDGXQM{~  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 >;eWgQ6V  
5 Conclusions 56 ugEh}3  
6 Appendix 58 $9DV}  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 LMf_wsp  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 \`\& G-\  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60  `Nn=6[]  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ab!,)^  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 G[1:<Vg8  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 kh/n|2  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 n*6Oa/JG7  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 %e2,p&0G  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 { as#lHn  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3~~KtH=  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Y<0;;tVf4U  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 xJtblZ1sr  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 +85i;gO5  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator :c@v_J6C&  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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