[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 %YLdie6c  
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1 Declaration concerning intellectual property E#X1P #$pW  
2 Introduction 4 Q-fi(UP  
3 Theory section 5 TWkuR]5  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 $EHAHNL?Lx  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 VU`aH9g3(  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 p6u"$)wt  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ;o }pRC  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ?it49  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 `J \1t K{  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 y)o!F^  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 833KU_ N  
3.4.3 Tasks of project . . ]+x;tPo  
4 Experiments 18 .dwb@$  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 B]~#+rMK  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 }@Lbvaa  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 YqwDvJWX  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &*iar+vr  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 H^sPC{6+pf  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 k ]C+
/  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 T(%U$ea-S  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ,":_=Tf.  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 nf?;h!_7  
5 Conclusions 56 #?L%M  
6 Appendix 58 I@~hz%'  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1"ko wp  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 tep_g4CQR_  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ?LAKH$t  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 a}eM ny  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6U)Lhf\'o  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4L\bT;dQ|.  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 zbn0)JO  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 !~PLW]Z4  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 aGvD  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 kuq3QW<  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 f@lRa>Z(Fm  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 |9.`qv  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 N}Ozm6
Mc  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator m@  b~  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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