[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 HzF]hm,  
'm+)n08[  
1 Declaration concerning intellectual property Ot_xeg;7  
2 Introduction 4 g4*]R>f  
3 Theory section 5 Y>[u(q&09O  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 l]o&D))R  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Y$?<y   
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9l:Bum)9  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 l %{$CmG\  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 `l95I7  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 u4[3JI>  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 pjX')i<  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 D+vHl}  
3.4.3 Tasks of project . . fhp][)g;  
4 Experiments 18 (""1[XURQK  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 u9"1%  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 t,K_!-HX+  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 B?r[|  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Awad!_VdHS  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 /Hl]$sJY  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 @l:\Ka~TS  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 <w d+cPZQr  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 k;pTOj  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 0@ 9em~  
5 Conclusions 56 ?gMxGH:B.&  
6 Appendix 58 !fcr3x|Y~M  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
skn`Q>a  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 tA2I_WCl  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 qwU,D6  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 XZeZqBr  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3g]Sp/  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ,#42ebGHR  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 c91rc>  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 9+\3E4K  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ;Qc_Tf=,  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4=>4fia&D  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ?B2 T'}
~  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76  CKv[E  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 eJrJ5mlI`  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator "$tP>PO{<  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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