[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 n7S~nk  
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1 Declaration concerning intellectual property qrmJJSJ  
2 Introduction 4 C}{$'#DV2  
3 Theory section 5 yXx}'=&!0  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 y$e'-v  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 {~ngI<  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 n3kYVAgF  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 wz P")}[0  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 }~RH!Q1  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ~\z\f}w  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 w<]Wg^dyQ  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 b}[W[J}`  
3.4.3 Tasks of project . . YbrsXp"  
4 Experiments 18 zF[>K4  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 #'-L`])7uw  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 H+>l][  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 `8 Dgk}  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ^r<bi%@C$  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 n2+eC9I  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 y8KJoVPiM  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Iz#h:O  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 :hp=>^$Y  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 hD>O LoO  
5 Conclusions 56 N*Owfr1N  
6 Appendix 58 In)#`E` g.  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 "yI)F~A  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 .TURS  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 }>w;(R  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 *HwTq[y  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ;q&>cnLDR  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 *p.P/w@1  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #isBE}sT{  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 j!;?=s  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 .s_wP  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 H!ZPP8]j>  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ?hS n)  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 3H%oTgWk  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 g|PVOY+|^  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 7K`A2  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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