[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 ;*_U)th  
,c\3b)ax  
1 Declaration concerning intellectual property ^qD@qJ  
2 Introduction 4 =;"$t_t  
3 Theory section 5 nkvkHh  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 X6lR?6u%|  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 .ko}m{  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 %T:7I[f  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 |6}:n,KA.  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0/Wo":R:  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 /\&Wk;u3  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 "O,TL*$  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 T2V# fYCc  
3.4.3 Tasks of project . . 09>lx$  
4 Experiments 18 -8r9DS-/W  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 q
[w.[]  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Q~p[jQ,4wZ  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |p7k2wzN  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 \.7O0Q{  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 E6NrBPm  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 R^=)Ucj  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 /K./k!'z  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 q:D!@+U  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 z|gG%fM  
5 Conclusions 56 ^%qhE8  
6 Appendix 58 u LXV,  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 +o\s |G|l  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 8O5@FU 3  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 j4B|ktf  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 xe
3t_y  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 wEImpsC`  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 _+\hDV>v  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1li1&  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 D>c-h)2|
 
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 %)K)h&m  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 xgeKz^,  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 mfNYN4Um6  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 (y xrK  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 j`9+pI  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator Z=vzF0  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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