[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 MQ!4"E5"j  
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1 Declaration concerning intellectual property `yv?PlKL  
2 Introduction 4 #BLHHK/[  
3 Theory section 5 ;_bRq:!j;  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 $ZI]  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 xvO
z*vM?  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 {cs>Sy 4  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5b}w  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 d~u=,@FK  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Nnh\FaI  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 [MpWvLP"x  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 B r#{  
3.4.3 Tasks of project . . dun`/QKV  
4 Experiments 18 wG,"X'1  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 qf x*a88  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 GI]\  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 QOXo(S  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 KHAc!4lA  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1cK'B<5">]  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 +|LM"  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 '.bf88D  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 s:tX3X  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 wo0j/4o  
5 Conclusions 56 ,->K)Rs;  
6 Appendix 58 R0RxcBtG  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3xy2Z
Yw  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ^`kwSC  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 QR&e~rks  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 "UTW(~D'  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 V5K/)\#  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 c7XBZ%D  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 RzqgN*]lY  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 i3w
~&y-  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 9
`*ST(0/  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 v.(dOIrX  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 %aNm j)L  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 eNd&
47lJ  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 |}4\Gm  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator P2'N4?2  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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