[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 1FUadSB5)  
9@ 6y(#s
 
1 Declaration concerning intellectual property n4+l,~  
2 Introduction 4 jEsP: H(0^  
3 Theory section 5 1`N q K  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ppj
d.  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Zf |%t  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 f( 5c  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Y"~I(,nx!  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 R+FBCVU&TJ  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;1&%Wj"d  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 =vMFCp;mv  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 &Vfdq6Y]  
3.4.3 Tasks of project . . n5A0
E2!  
4 Experiments 18 mOr>*uR  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 kDS  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 hm>JBc:n-  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 <Yu}7klJE  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 .{x-A{l  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 m'k.R j  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  y|U3  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 9(DS"fgC  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 B
Rbx.  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 oCdWf63D  
5 Conclusions 56 ~YKe:K+&z  
6 Appendix 58 1GKd*z  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 :zZK%}G<  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 TaeN?jc5  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6Y0k}+j|>E  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 {^2``NYM_  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Mfe/(tlI  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 fEE[huG  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 NL 3ri7n  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6lOT5C eJ"  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 }YWLXxb;  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6=s!~  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 9F)+p7VJq  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 =.O8G=;DOA  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 #L5H-6nz  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator x zu)``?  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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