[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 ;x8k[p~2  
jD`d#R  
1 Declaration concerning intellectual property O=dJi9;`#_  
2 Introduction 4 SY^dWLf  
3 Theory section 5 Sf,R^9#|  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 BZXUwqEh  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 jvV9eA:zl  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 %bD}m!  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 }Iz7l{al  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 x"CZ]p&m  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 }QsZ:J.  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 XFh>U7z.  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 $
8'O  
3.4.3 Tasks of project . . ~35U]s@v  
4 Experiments 18 V2<?ol  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 !E-Pa5s  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ]+m/;&0  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 `St.+6^J  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Ii^5\v|C  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 UEzb^(8>  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1& '8Y  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 b77>$[xB  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 G_dsrpI=N  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 VT.;:Q  
5 Conclusions 56 AT\qiznvP  
6 Appendix 58 fVM`-8ZTq  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ~(@ E`s&{  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 &V<W>Y>|l*  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 A;O~#Chvd  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Cua%1]"4w  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 U7DCx=B  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ;_(PVo  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ad_`x  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
\xUe/=  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 <uc1D/~^:  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ejO}t:}P  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 PccB]  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 nWvuaQ0}  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 hHPs&EA.p  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator _zu?.I0^  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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