[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 (]_1  
Pa(^}n|  
1 Declaration concerning intellectual property
M@h|bN  
2 Introduction 4 e'~Zo9`r6  
3 Theory section 5 m#ZO`W  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 +$X#q8j06  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 qL5{f(U4<  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 "nm FzN  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ?!wgH9?8  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 =PUt&`1.a  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ay1YOfa*  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ZPc@Zr`z  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6}75iIKi  
3.4.3 Tasks of project . . <$6QDfa#  
4 Experiments 18 ^BUYjq%(`  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 BQBeo&n6  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Ys -T0  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :]rJGgK#  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 '#LQN<"4  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 iP@ZM=&wz  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 |UP `B|  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 $|]" W=h  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 tBNoI  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Ad:TYpLD  
5 Conclusions 56 FvN<<&B  
6 Appendix 58 J~B<7O<?!1  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 {*[\'!d--.  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Gq_-Val]"  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 p`nPhk,:b  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Vm5c+;  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 %ThyOl@O  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 0ge$ p,  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 BJgW,huLy  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 wUiys/OVM  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 i O
/K nH  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 WJNl5^  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 +zrAG24q  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 XQ%?  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 n8uv#DsdK  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator SF}<{x_  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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