[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 y %Get  
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1 Declaration concerning intellectual property x{<WJ|'
B  
2 Introduction 4 ~PaD _W#xP  
3 Theory section 5 #*q`/O5n  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 /_v5B>  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 %lz\w{  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9Q-/Yh  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 =IV_yor  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 |$Dt6{h  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ]O',Ei^  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 @B5@3zYs  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 `kIzT!HX  
3.4.3 Tasks of project . . yXS ~PG  
4 Experiments 18 .:Bjs*
 
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Zoj.F  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {g\Yy(r  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 rklr^ e  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 :k8>)x] )  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 DbJ:KQ!*  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 >x@]wsj  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 UTKS<.q  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 @i&LKr8  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 W?~G_4  
5 Conclusions 56 rxCEOG  
6 Appendix 58 cyA|6Ltg%  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ('Wo#3b$  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 g 'c4&Do  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 YQ X+lE  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 w{)*'8oCB  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 PXm{GLXRS;  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 xy
46].x-  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 <(`dU&&%"}  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 epj]n=/}[  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 +mhYr]Z  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1qbd6D|t  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 WGKN>nV  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 pSkP8' ?  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 P482D)  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator l"o@.C}f/  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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