[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 JtER_(.  
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1 Declaration concerning intellectual property .V,@k7U,V  
2 Introduction 4 B_.%i+ZZ  
3 Theory section 5 eio4k-  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .
mR8q+I6  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Zu7)gf  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 >7 ="8  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
@{25xTt  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 'dn]rV0(C  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 vX.VfY  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Z.Lc>
7o  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 s%W C/ZK  
3.4.3 Tasks of project . . > ;*b|Ik  
4 Experiments 18 yU*8|FQbP  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 z:wutqru  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 iUN Ib
 
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 cz8T  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 lNYt`xp  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 /V'A%2Cl=T  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 r97pOs#5:  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 glDu2a,Q  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5j?3a1l0  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 =c\>(2D  
5 Conclusions 56 9dx/hFA  
6 Appendix 58 Hquc o  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 I=`U7Bis"  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3EPv"f^V  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 \"P%`C  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 iP7(tnlW$  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 u. F9g #  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Jdj2~pTq  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8}O lL,fP  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 <Zmg#  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 gCB |DY  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 t.i 8 2Q  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 YJT&{jYi  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 52Z2]T c,  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 <L8'!q}  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator )q8pk2  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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