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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms
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1 Declaration concerning intellectual property A7X a  
2 Introduction 4 g3$'G
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3 Theory section 5 A O:F*%Q u  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 lr>NG,N  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Nbpn"*L,  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 g{
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3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 `yv?PlKL  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 #BLHHK/[  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ;_bRq:!j;  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 0~ho/_  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 J 4gtm"2)  
3.4.3 Tasks of project . . '."_TEIF  
4 Experiments 18 d~u=,@FK  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Nnh\FaI  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 n|{K_! f  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Fe0M2%e;|  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 VP#KoX85  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 D m0)%#  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 :|W=2(>  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ;|Mfq`s  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 `"=>lu2H  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 inGUN??  
5 Conclusions 56 \AwkK3  
6 Appendix 58 dkw.o.e  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 >_2~uF@pb  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 (fF8)4l  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 UOZ+&DL,L  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 "&2 F  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 vS8&,wJ!  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 * 1;4&/93o  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 hBX*02p  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 OE@[a  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 >Q/;0>V  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Ur])*#  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 MrR`jXz  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 F{ %*(U  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 eNd&
47lJ  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 712nD ?>  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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