[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 >&hX&,hG  
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1 Declaration concerning intellectual property xIgql}.  
2 Introduction 4 !6E:5=L^  
3 Theory section 5 @^CG[:|  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 QymD-A"P  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 WQt5#m; W  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 :qnokrGzB  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 \!wh[qEQ\  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3!Bj{;A  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Zh,]J `  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 P<L&c_u  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 $4Y&j}R  
3.4.3 Tasks of project . . F+*Q <a4  
4 Experiments 18 "Ot{^_e  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 7@P656{  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 yW>RRE;  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 
-f.R#J$2  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 };p~A-E=  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 *?N<S$m  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Jvj=I82  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 %#9P?COs&W  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 xid:"y=_&  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ]) n0MF)p  
5 Conclusions 56 oKiD8':  
6 Appendix 58 owMmCR  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 xt))]aH  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 xBWx+My
 
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 s3< F  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 8.2`~'V  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 g)cY\`&W8  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Omb.53+  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 %uuH^A  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66  tgW kX  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 czS7-Hh@  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 :gaETr  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 dXO=ZU/N  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 @g\;` #l  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 p1^
0{ILx  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator qUg9$oh{LI  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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