[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 Hx?OCGj=S*  
Yw6^(g8  
1 Declaration concerning intellectual property PRi1 `%d  
2 Introduction 4 #a+*u?jnnL  
3 Theory section 5 ""W*) rR   
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 b?]Lx.l-  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 D.ERt)l>  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 xH4Qv[k Q7  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 U9t-(`[j?  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 [XbNZ6  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 yt[vd8O'c  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 :vXlni7N[M  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 lL;SP&  
3.4.3 Tasks of project . . MO-7yp:K  
4 Experiments 18 xgq `l#  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 \r`><d
 
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 SCL8.%z D  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 De`p@`+<#~  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 GX#SCZ&}C  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 _j sJS<21  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 | k?r1dj%O  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 hM "6-60  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48  3PUyua'  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 M" vd/FV  
5 Conclusions 56 vE{L`,\q  
6 Appendix 58 U'p-Ko#  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Ql]+,^kA@  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 COc t d  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ]9PQKC2&  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ]AB'POa  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 &xLCq&j
1  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 zPc kM)  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 BN%;AQV  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 fWs@ZCt  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 EPiZe-  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 EWC
{896,  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 <! Z06  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 RAU"  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 $!v:@vNMs  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator @Yj+u2!  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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