[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 Zv|p>q`R2  
Wyq~:vU.S  
1 Declaration concerning intellectual property JS/M~8+Et  
2 Introduction 4 cZgMA8 F  
3 Theory section 5 bbNU\r5%  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 UK6xkra?#  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 %-# qO  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 w!WRa8C  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Zn@W7c,_I  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 cGE=.  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 hI
|/>4<  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Bf5&}2u  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 20UqJM8Ot  
3.4.3 Tasks of project . . )
RwBg8  
4 Experiments 18 Gz>Lqd  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 *me,(C  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ~{kM5:-iw  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4K9Rpm  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 FXx.$W  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 G HD^%)T5^  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 8p (!]^z  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 K8?zgRG3~N  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 }B y)
y;~  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 "~u_\STn <  
5 Conclusions 56 Fr-[UZ~V  
6 Appendix 58 S|"Fgoj r  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 mCM|&u  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 * R%.a^R  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ZjqA30!  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 (NX)oP  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 P7z:3o.  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 }wG,BB%N  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #wr2
imG6  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 W.^Ei\w/t  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 *|mz_cKu  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Y2<dM/b/  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 =@,Q Dm]L  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 -HSs^d
P`  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 eW5SFY.  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator HK\~Qnq  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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