[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 s"*ZQ0OaD  
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1 Declaration concerning intellectual property ={P  
2 Introduction 4 {#"[h1  
3 Theory section 5 MebLY $&8  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 A+v6N>}*  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 uz-O%R-  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 mTXeIng?  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 '&?cW#J?  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9  V9\g?w  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7
 -yf  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 .`qw8e}y#'  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 aoj6/  
3.4.3 Tasks of project . . #rnO=N8  
4 Experiments 18 \`3YE~7J/  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
$j=c;+W  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 kU^*hd]  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 OSACH0h  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 uFPJ}m[>5  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 _"Yi>.{]  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6iAHus-  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 &,E^y,r  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ;s{k32e  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 '4 T}$a"i  
5 Conclusions 56 *b#00)d  
6 Appendix 58 1N8gH&oF
 
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 }>~';l  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 lS<T|:gz@  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 $M%<i~VXe&  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 oAaUX
kQE  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 T^FeahA7;  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ,pfHNK-u  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7;0$UYDU*  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 <X]'":  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ^f][;>c  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 IJX75hE0g  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 G-FeDP
  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 MP"Pqt  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ?+6w8j%\  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator iIrH&}2  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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