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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms r)Ts(#Z  
B 3|zR  
1 Declaration concerning intellectual property txQyHQ)@  
2 Introduction 4 c_c]0Tm  
3 Theory section 5 5,`U3na,  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 wVkms  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 K y~ 9's  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 W"S,~y  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 )~xL_yW_X  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 H|;6K`O_  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 JbpKstc;  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 6g4CUP'Y  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4r#O._Z  
3.4.3 Tasks of project . . 6la# 0U23  
4 Experiments 18 u\=gps/Z  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 _d6mf
4M]5  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 loN!&YceW  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ha  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 P`6 T;|VDk  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 @QI]P{  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 y_J~n 9R  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 o^dt# &  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 vR`-iRQ?_  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 MV6%~T  
5 Conclusions 56 ^@l_K +T  
6 Appendix 58 rubqk4  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 #n%?}  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 58zs%
+F  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ?GqFtNz  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 0CS^S1/[B`  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 PbxuD*LQ.  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 .O @bX)  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 zMs]9o  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 C>7Mx{!H  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 t+}@J}b  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 (y|{^@  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 [W=%L:Ea  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 wpu]{~Y  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 &b,.W;+  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator lz\{ X  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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