[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 t_Z _!Qy  
6o9sR)c ?  
1 Declaration concerning intellectual property #_,
uE9  
2 Introduction 4 $Gd5wmb!  
3 Theory section 5 B^Bbso'{1  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 FB.!`%{  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ${CYDD"mdy  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 (-#rFO5~l  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 B{N=0 cSi  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 wC(XRqlE  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 cC'^T6  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ?bn;{c;E  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 p( HyRCH  
3.4.3 Tasks of project . . s.bT[0Vl  
4 Experiments 18 `L+~&M  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 b3P9Yoj-  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 &,_?>.\[<  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 /H.(d 4C  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 *+NZQjl'  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ;4R=eI  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Kyyih|{  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Sn+FV+D  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
+i_'gDy$  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 okVp\RC  
5 Conclusions 56 .O;!W<Ef$  
6 Appendix 58 tu7+LwF7  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ?L8&(&1@VD  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 $:PF9pY(  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 91U^o8y  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 kf}F}Ad:%  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 K`,nW6\  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ef^Cc)S-Q  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 !~ BZHi6\  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Bmi:2} j  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ;`;G/1]#9  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 'MSEki67  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 @*bvMEE  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ?,D>+::  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 s+(l7xH$  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator :Pj W:]  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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