[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 Tk+DPp^  
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1 Declaration concerning intellectual property Hja^edLj  
2 Introduction 4 +S0u=u65  
3 Theory section 5 b7v dk  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 |Mlh;  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 {rfte'4;=  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ~
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3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 "G kI5!  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 *[ #*n n  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 jJ-d/"(  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 }{=8&gA0  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ]umZJZ#Y  
3.4.3 Tasks of project . . EqQ3=XMUL@  
4 Experiments 18 fO+UHSC  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 G{O\)gf  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 oB}K[3uB:t  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3B -NYJa  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 jQs*(=ls  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 j$0zD:ppW  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Z !Z,M' "  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 gE1|lY$NL  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 l\Cu1r-z  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 <H-tZDh5  
5 Conclusions 56 O&52o]k5l  
6 Appendix 58 3M
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6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 +#9xA6,AE  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
'#KA+?@  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 D|[/>x  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4*H(sq  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 wF
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6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 A3<^ U  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 \+G.]|"Y  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 <3)|44.o&  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ~K_]N/ >  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 $vW^n4!  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 :&qC<UD  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 prqyoCfq  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.!1kije  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator N/(ofy  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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