[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 *=ZsqOHwG  
l+][V'zL  
1 Declaration concerning intellectual property _qqr5NU  
2 Introduction 4 [+*$\  
3 Theory section 5 . #Z+Z  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 (C] SH\  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 R.[Z]-X  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ,6!rR,0  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 d8SE,A&  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ;g_> ;tR/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 GSoZx0  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 l:6,QaT1  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 0qjXQs
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3.4.3 Tasks of project . . V~ ~=Qp+.  
4 Experiments 18 m]_FQWfet  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ;?}l  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 g>d;|sK  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 iz(u=/*\  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 9jp:k><\(c  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 GBFw+v/|4  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 z)XRx:YU;$  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Giq=*D+  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 DcIvhBp  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Glq8
5S  
5 Conclusions 56
kY,U8a3!  
6 Appendix 58 }7G8|54t  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 =K&\E2kA4  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 A`}yBSb  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 p_ Fy>j  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 IC{eE  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 =z{JgD/  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 _UE)*l m+  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 PN~@  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ]Mj/&b>"e  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 iyVB3:M  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 'sp-%YlM -  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 cH<q:OYi  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 58%'UwKn  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 '6$*YN&5  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator j` E +qk  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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