[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 |(Q !$  
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1 Declaration concerning intellectual property j7u\.xu9  
2 Introduction 4 6f^q >YP  
3 Theory section 5 XxeyGs^%9  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1*vt\,G  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Du7DMo=l  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 x
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3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 %!HBPLk  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 p+7ZGB  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 !%,k]m'  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 E3`&W8  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 zhW.0:9 CR  
3.4.3 Tasks of project . . (w
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4 Experiments 18 _G1C5nkDl4  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 DwBKqhu  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ]Ac&h aAP  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 yD\[`!sWk  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 9 U!-Zn!  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 >||=#;  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 rV6SN.  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1 ^q~NYTK  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 aNxq_pRb  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 rh+2 7"  
5 Conclusions 56 C;BC@OE  
6 Appendix 58 WiBO8N
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6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 B!iz=+RNC1  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 530Z>q  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 8<X,6  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 QT[yw6Z  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ?Gr2@,jlD  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 PY{])z3N  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 T#:n7$M|?A  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5$;#=WAY  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70  jcVK4jW  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 D1g .Fek5  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 gxf{/EjH  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 aW.[3M;?v  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 4,.B#: 8  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator E%tGwbi7  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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