[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 O!P7Wu  
"KgNMNep  
1 Declaration concerning intellectual property *t
fD^nctO  
2 Introduction 4 D2I|Z  
3 Theory section 5 <"yL(s^u"  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ?2,{+d |  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ZF@$3   
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ajW2HH*9}A  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 x/0loW?q^  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 sGx3O i   
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 .Nk5W%7]=  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 |nBs(>b  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 o,RiAtdk  
3.4.3 Tasks of project . . P=.~LZZ]89  
4 Experiments 18 FuC\
qF  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 7^<6|>j4  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 e~geBlLar  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 9Dp0Pi?29  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 }#S1!TU  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 gYBMi)`RT  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 P!I Lji!  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 xlH3t&i7  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 T+oOlug  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6!SW]#sD  
5 Conclusions 56 5+UNLvsZ  
6 Appendix 58 e,MgR\F}  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 "^)GnK +-  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 0U8'dYf  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 / ;+Mz*  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 biV NZdA  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 fZcA{$Vc]N  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 qkqtPbQ 7  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Dus!Ki~8(t  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5?[hr5E.
E  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Eihy|p  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 I%NeCd  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 @^/aS;B$>  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2#ZqGf.'v  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 gq@8Z AWn  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator nuVux5:  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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