[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 6QII&Fg  
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1 Declaration concerning intellectual property PEW4J{(W  
2 Introduction 4 `*NO_K  
3 Theory section 5 n5v'  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 I7fb}j`/  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 K$GRJ  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 b " ")BT  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 X&(<G  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 c~^CKgr~R9  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 6 u-$  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 `ke3+%uj o  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 hIuMHq7h  
3.4.3 Tasks of project . . 2mqK3-c  
4 Experiments 18 /2;dH]o0  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 WR/o @$/  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1~2R^#rm  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &~~aAg  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 #wenX$UTh3  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 bmOqeUgB  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7}4'dW.  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2W^B{ZS;  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 38c?^  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ZfPd0 p  
5 Conclusions 56 ;} lT  
6 Appendix 58 bLgL0}=n  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Q2/MnM  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ;gDMl57PQ.  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 A8pj~I/*-  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62  7%}a
y  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 e74zR6  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 $Y6I_U  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 x\hWyY6J[  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 AGOx@;w  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 jn-QKdqM  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 7J9l.cM3  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 RU2c*q$^X  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 "S5S|dBc  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 g(/{.%\k  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator EM=w?T  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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