[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 &NP6%}bR`  
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1 Declaration concerning intellectual property =SL^>HS.fo  
2 Introduction 4 HqRCjD  
3 Theory section 5 D8 wG!X  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 GDmv0V$6  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 +Z$a1Y@  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 h{H]xe[Q  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 i]@c.QiFN  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 bQpoXs0w;  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4%>+Wh[  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 P|v ?
 
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 'rh\CA/}D  
3.4.3 Tasks of project . . DZ%8 |PmB  
4 Experiments 18 Y)v
%  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 aLHrl6"  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |QMT A5  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :^.u-bHI  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 d>~`j8,B  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 T#/11M$uQ  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 XJ _%!  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 WSSaZ9 =  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 .:SfMr;G  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 MKe *f%  
5 Conclusions 56 "|\94  
6 Appendix 58
qWkx:-g]  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 
CCy.  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 lvG3<ls0K$  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 DSTx#*  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6XZN>#  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 0x6@{0  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65  @}Pw0vC  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 iAg}pwU  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 sbpu qOL  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 U<|B7t4M  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ?9CIWpGjU  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 $/os{tzjd  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 sAf9rZt*'  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 "^!j5fZ  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator B piEAwh  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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