[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 v[!ZRwk4w3  
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1 Declaration concerning intellectual property %Q.|qyq  
2 Introduction 4 +2Wijrn  
3 Theory section 5 vcz?;lg  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ?5Q_G1H&  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 "]kq,j^]  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8I)}c1j`v  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 "LkI'>3}  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ZB'ms[  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 D&/~lhyNZ  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ,k+F8{Q.  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Sc,ajT  
3.4.3 Tasks of project . . *'\xlsp#  
4 Experiments 18 }:xj%?ki  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 gK",D^6T*Y  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 d45mKla(V  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5169E*  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 b6ui&Y8z  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ]`T*}$|  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 f6U i~  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 h%+6y  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 353*D%8  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 %C=?Xhnv  
5 Conclusions 56 r~Vb*~U"  
6 Appendix 58 +xojnv  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2y#[uSqB  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 .EdQ]c-E=  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g>;u} +lO  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 ]v|n'D-?  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Gid6,J  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 oQ/ Dg+Xp  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @*"H{xo.U  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Cy2)M(RW  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 RDsBO4RG  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 #:M <<gk  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Y9ipy_@_?  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 "D[/o8Hk  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 bY!1t}ALh  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator |>!tqgq  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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