[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 .@5RoD[o  
7A,QA5G]C  
1 Declaration concerning intellectual property 76'@}wNnw  
2 Introduction 4 sLHUQ(S!  
3 Theory section 5 9>QGsf.3  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 PQ0l<]Y  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 UgqfO(  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 r0Cc0TMdj  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 %jBI*WzR  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 {.r jp`39  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 V eD<1<  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ^Fop/\E  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 &gv{LJd5b  
3.4.3 Tasks of project . . v,eTDgw  
4 Experiments 18 jIvSjlmI  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {p90  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 sJ3O ]  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 u*h+c8|zI  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 L!>EW0  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 W]TO%x{  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
)8,)&F  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 TXH9Bl
Dn  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 {J[5 {]Je[  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ^7p>p8  
5 Conclusions 56 1s"/R  
6 Appendix 58 ;)c 4  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 =Rw-@*#l  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 {hRM=f7  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ZC!GKWP2  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 @lO(QpdG  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63  f3E%0cg  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 12olVTuw  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 [t{ed)J  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 MJ%gF=$X  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 e/J|wM9Ak  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 (\qO~)[0  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8lJMD %Df:  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 J]"IT*-Ht  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 5 0KB:1(g  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator tR{
@NFUcu  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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