[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 xsP4\C>  
D>kD1B1  
1 Declaration concerning intellectual property Qv{,wytyO  
2 Introduction 4 [Z<Z;=t  
3 Theory section 5 *g$i5!yM'  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 `W5-.Tv  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 (S9f/i^  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ,XB%\[pKe  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 jk70u[\  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7"Mk+'   
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7%d8D>uw8  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ^T079=$5  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 *'8LntZf  
3.4.3 Tasks of project . . xJhU<q~?  
4 Experiments 18 3W&S.$l  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 yyP-=Lhmo=  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ^jyD#  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 @x{`\AM|%  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ;y1Q6eN  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 &Lj@9\Dh  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 reiU%C  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 jRQ+2@n{E  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1oY^]OD]W  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 $8=@R'  
5 Conclusions 56 \N6\v5vh  
6 Appendix 58 +%#8k9Y  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Qvqqvk_tv  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2 y8~#*O  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 M+Uyb7  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 h @/;`E[  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 V3sL;  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 i[nF.I5*f  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Qc"'8kt  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 IVjU`ij  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 B3 zk(RNZ  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 sqO<J$tz  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Xe1P- 60  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 vq'k|_Qi=  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 qx)?buAij  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator :td ~g;w  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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