[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 'i}Q R~pe  
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1 Declaration concerning intellectual property <|v]
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2 Introduction 4 &TKB8vx=#  
3 Theory section 5 W)\~T:Kn  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 +ft?aB@  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ;#AV~Y- s  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 <=WQs2  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 |',Gy\Sj  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 J5429Soo  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 i),W1<A1  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 *edB3!!  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ^hU7QxW  
3.4.3 Tasks of project . . v=!]t=P)t  
4 Experiments 18 k5
((@[  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1D6iJ  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 5@?P8  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 l2xM.v
R  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 }yUZ(k#  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 L.>`;`dmY  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Ok9XC <Xu  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 L\pe  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ^dQ#\uy  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 {@k5e) Q  
5 Conclusions 56 ?,]25q   
6 Appendix 58 ;'*"(F=D6  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 kA fkQy(~  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 *U8Pjb1  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Q1g@FsW&U  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 t 7+ifSrz  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 G >bQlZG  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 9|fg\C  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Tw=Jc 's  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4&}LYSZl  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Nw8lg*t"  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Fe}Dnv)}Z  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 S-*4HV_l  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 L'.7V ~b{  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 +Uq$'2CT  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator iCnKQG  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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