[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 Z:AB(c  
zb4@U=?w}  
1 Declaration concerning intellectual property `W+-0F@Y?@  
2 Introduction 4 :NWIUN  
3 Theory section 5 Wp:vz']V  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Da8gOZ  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 wzxV)1jT  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 /({oN1X>i  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 N;-%:nC  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 MbInXv$q2/  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 6QT&{|q=  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Cc{{9Ud  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 wN%lc3[/z2  
3.4.3 Tasks of project . . mejNa(D ^  
4 Experiments 18 H? z~V-8  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 FCwE/ 2,  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 k=9+"4:  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 L;M@]  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 hG#
2}K_  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 -?1R l:rM  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 UNiK6h_%  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ]v>[r?X#V  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 pi#a!Quf\  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 `'XN2-M8  
5 Conclusions 56 e&T-GL  
6 Appendix 58 =Gzs+6A8  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 }{@y]DcdM4  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 /E\04Bs  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 C%E~9_w  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62  *$DD+]2  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Hu6Qr  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 "PN4{"`V  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 DOFW"SpE  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 gSwHPm%zn  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 $")Gd@aR  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 q&9]4j  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 lo6upirZX  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 I9xu3izAmR  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 LQ%QFfC  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 9__Q-J  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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