[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 =[nuesP'  
V-kx=M"k  
1 Declaration concerning intellectual property C_S2a0?  
2 Introduction 4 y_LFkZ
 
3 Theory section 5 t_w2J=2  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 #MUY!  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 @wcrtf~{)&  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 S9%ZeM+  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 P71] Z  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 {h0T_8L/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ]\ t20R{z  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 9xaie
R  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Of m0{c=  
3.4.3 Tasks of project . . rUh2[z8:  
4 Experiments 18 ^X ~S}MX  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 U3~rtc*  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 W5Vh+'3  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 z-_$P)[c  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 <RuLIu  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 "xAIK  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 m{f+!  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 *R3^:Y&  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 PFjh]/=  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 I(>j"H)cAF  
5 Conclusions 56 oc;4;A-;`c  
6 Appendix 58 Pye/o  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 lP*p7Y '  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 V-dyeb  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 [@Mo3]#\  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Jw0I$W/  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 )zkr[;j~`  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 TeKU/&fkc  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 E8L\3V4  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 {9vMc  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 OmlM9cXm^4  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 )v\ A8)[  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Rk#p zD  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 i?861Hu  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 m-]F]c=)w<  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator gO#%*  W  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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