[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 C7Hgzc|U  
BagV\\#v4  
1 Declaration concerning intellectual property )KYU[  
2 Introduction 4 9cMMkOM J  
3 Theory section 5 W1Om$S1  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Uz7V2r%]  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 H"|oI|~  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7  c$)!02  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 }cg 1CT5  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 +#g4Crb  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 m] @
o1J  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Zor Q2>  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ?&.Eg^a"  
3.4.3 Tasks of project . . 46c0;E\9  
4 Experiments 18 0O?!fd n  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 mzTM&@  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 "3NE%1T  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 mm
Ee@-lE  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4n.EA,:g:(  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 wpm $?X  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 $yMNdBI[  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 $60]R
Cu  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 d^XRkB:h  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 |JCn=v@  
5 Conclusions 56 U9q6m3#$  
6 Appendix 58 p%CcD]o  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 R6G%_,p$7  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 {s[,CUL
0  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 /909ED+)>9  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ;<|m0>X  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 .BZ3>]F3<  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 OlYCw.Zu  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ,wk %)^  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 h)yAge  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 AW`+lE'?  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 &n&ndq  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 mRY~)<!4&  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76  xXZ{  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 %ZZ
W p%uf  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator n0=[N'Tw3  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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