[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 2;>uP#1]  
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1 Declaration concerning intellectual property wMN;<  
2 Introduction 4 D=z="p\  
3 Theory section 5 wT- -i@@  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 u(8{5"
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3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 "@^<~bw  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 |-{e!&  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ]U'zy+  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4Ol1T(J#  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Ru#pJb(R  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 mD% qDKI  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3]9wfT%d  
3.4.3 Tasks of project . . w=!xTA  
4 Experiments 18  "O9n|B  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 oXht$Q  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 zfI{cMn'J  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 x?B`p"ifS  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 q:M'|5P  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 %hBwc#^  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 n(#yGzq  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 w/ZP.B  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 b|k^   
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 &E0^Jz  
5 Conclusions 56 {`*Fu/Upb  
6 Appendix 58 X,G"#j^  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 g}Lm;gs!>  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 DeW{#c6  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 _i7yyt;h  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 A#?Cts,M  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 P8h|2
,c%  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Q.jThP`p  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 73S N\  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Q6URaw#Yt`  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 GY@:[u.&  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ucz~y!4L{  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 NQuqM`LSQ  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4noy!h  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 >h~ik/|*  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator i9qIaG/  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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