牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms BFJnV.0M!
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1 Declaration concerning intellectual property 9pxc~=
2 Introduction 4 Ezv
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3 Theory section 5 KFkoS0M5|
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 fe#\TNeQJ[
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 V}NbuvDB@
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 LAe6`foW/
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 H ? y,ie#u
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 az|N-?u
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 !GEJIefx_
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 .Twk {p
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 y
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3.4.3 Tasks of project . . ?_"ik[w}
4 Experiments 18 VEw"
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ^Uh BH@ti
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 yD6[\'%
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 r s?R: +
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 \<6C Z
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3nn J8zQ
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Y0K [Sm>
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 'W,jMju
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 B\:%ufd
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4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Jl9k``r*
5 Conclusions 56 ^J8lBLqe
6 Appendix 58 4u47D$ =
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 :e%Pvk
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 &&RimoIeo
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 f\>M'{cV
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 =;& yd';k
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 M$8^91%4B
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6,9>g0y'NG
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 T+k{W6
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 t; {F%9j{
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 L RG6:&
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Yv!a88+A8M
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 e?=^;v%r
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 #PQB(=299P
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 #@~+HC=
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator O ,h ;hQZ
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
