[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 CA8N  
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1 Declaration concerning intellectual property 3~5%6`  
2 Introduction 4 e4rhB"qQdn  
3 Theory section 5 tY>_+)oi  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 LF?MO1!M  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 y'#i'0eeL  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3l?-H|T  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 +@5@`"Jry  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 hF4gz*Q  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 |w)S &+  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 .CY;-  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5<=ktA48[  
3.4.3 Tasks of project . . j7u\.xu9  
4 Experiments 18 QgB%\mO=  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 XxeyGs^%9  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 }g]O_fN7
~  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Y[p  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 L2P#5
B!S  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 p*l]I*x'<  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 0n
('F  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 HgfeSH  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 UL<*z!y  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 9u%S<F"  
5 Conclusions 56 Vh o3I[C  
6 Appendix 58 !c#~g0H+  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 SGK=WLGM
8  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2Ysl|xRo  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 b$O1I[o  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 \Ng|bWR>LQ  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 XI8rU)q  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 }p$@.+  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 n)6mfoe  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 i<>zN^zn  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 s?-J`k~q  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4qe!+!#$  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3<vw#]yL  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 B!iz=+RNC1  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 530Z>q  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 8<X,6  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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