[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 swKqsN.  
P](/5KrK  
1 Declaration concerning intellectual property `l2h65\  
2 Introduction 4 nD.K*#u  
3 Theory section 5 go9tvK  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
!mH !W5&  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 gz#2}  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 [nA1WFfM  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
YWAH(  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 nT :n>ja  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 FQBE1h@k0u  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 s}qtM.^W  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Fe1XczB  
3.4.3 Tasks of project . . ZiW&*nN?M  
4 Experiments 18 n|fKwWB\  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 `ztp u ~?  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 `{%ImXQF  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 @4G{L8Q}  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ;;S9kNp^v  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5[LDG/{Tys  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 '>cZ7:  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 0SR[)ma  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 {4{X`$  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 "m>BE  
5 Conclusions 56 qnFg7X>C,  
6 Appendix 58 v:"Y  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 :28[k~.bo  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 l?A~^4(5a/  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 )# v}8aL  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 rn]F97v@]  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 cJ\1ndBH  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 MxOIe|=&  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 <m/XGFc  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 VIaj])m  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Z.`0  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 ;OC{B}.vH  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 E~c>j<'-"<  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 woa|h"T  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ;6$W-W _  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator @1~cPt   
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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