[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 =U84*HAv  
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1 Declaration concerning intellectual property IV~)BW leT  
2 Introduction 4 Vu_oxL}  
3 Theory section 5 W. d',4)  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 B\D)21Ik}%  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 U]pE{^\w  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Xf ^_y(?  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ,'C*?mms  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 #2|biTJ  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 *v#V%_o  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 *X3wf`C?  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 /y1+aTiJ  
3.4.3 Tasks of project . . b\^DQZmth  
4 Experiments 18 N/>:})dav  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 b4:{PD~Mh  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 9qa/f[G  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 jhRr!  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 !0pK8k&MG  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 +Zi+ /9Z(H  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Sv=e|!3f[k  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Y'1 KH}sH  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 @|h9jx|  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 f0@*>  
5 Conclusions 56 Sa)sDf1+`  
6 Appendix 58 fAkfNH6  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 |t"CH'KJZ  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 w\[l4|g`  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ;t>4VA  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 r4cz?e|  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4'3;{k$z  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 dU_;2d$  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Xz:ha>}C  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 7Wv.-LD6  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ?!m\|'s-  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 /\Cf*cJ  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 He8]Eb  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 kE6/
d,
 
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 G8'{nPA~  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator }>y!I5O  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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