[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 lgpW@g  
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1 Declaration concerning intellectual property ^*~;k|;&  
2 Introduction 4 M,}|tsL  
3 Theory section 5 ps$7bN C  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 !`bio cA  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Z0De!?ALV\  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 sE{pzPq!  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5'a3huRtV  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 #P#-xz  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 &Z?ut*%S  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 a?YCn!  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 m
?HZ;  
3.4.3 Tasks of project . . wv^rS^~  
4 Experiments 18 2&Nb  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 bxK(9.  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 PA w-6;  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :fk2]{KTL  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 U}SXJH&&E  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ;6 +}z~  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1}ZKc=Pfu  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 d2s OYCKe  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 >u%]6_[  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 }IEbyb  
5 Conclusions 56 p$7#}s  
6 Appendix 58 3?E8\^N\n  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 rw
)kAe31  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 y$81Zq  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 [Pe#kzLX  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 `MP|Ovns:H  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 +jC*'7p@  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 H&b3{yOa  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 22(*J<  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 -yDs< Xl  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 #G
axZ  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 N)% ;jh:T  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 _ .i3,-l)  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 G,=yc@uq  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 v6\F Q9|t  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ]\RRqLDzkg  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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