[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 [fO \1J  
X;ijCZb3b  
1 Declaration concerning intellectual property M(I 2M  
2 Introduction 4 m_' 1yX@  
3 Theory section 5 U6n%rdXJ=  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 dhsQfWg#}  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ~qco -b  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 <_ddGg~  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 v\0[B jhL?  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 vezX/xD?  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 F|%[s|s  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 A$[@AY$MI  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 F.
^1|+96  
3.4.3 Tasks of project . . nOp\43no  
4 Experiments 18 qZCA16  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 >%'|@75K  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 EcBSi995dj  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 wM_k D  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ^hR
os  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 56d,Sk)  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 -~]*)&  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 7 45Uo'  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 cZ%weQa#N)  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 W@JmG`Sy  
5 Conclusions 56 W32bBzhL  
6 Appendix 58 GC~Tfrf=r  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 -HS(<V=a?k  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 yG2j!D  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 *<"xF'C  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 )TBBYCL3  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 u])N^AY"sj  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 NuLQkf)  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 \h,S1KmIBD  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 E@Q+[~H}  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 [#M^:Q  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 rpQB# Pz  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 '8}*erAg  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 9JJ(KY  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 89k9#i X  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator ' DCrSa>  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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