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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms 8;Yx<woR  
lJE93rXU  
1 Declaration concerning intellectual property B:!W$<  
2 Introduction 4 HmiJ~C_v`:  
3 Theory section 5 S%yd5<%_  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 u"d~!j1  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 Y@b.sMg{  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 :&:JTa1cv  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 mw='dFt  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 :j]vf8ec  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 &<UMBAS  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 lsy?Ac  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 :1iqT)&|8F  
3.4.3 Tasks of project . . /Rg*~Ers *  
4 Experiments 18 76Vl6cPu>  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 +=.W<b
 
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 K00 87}H  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 !-,t'GF(  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 + j
W1V}h  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 rxy&spX  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 p\JfFfC  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 IaT$6\>  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 <j5NFJ9  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 jSwf*u  
5 Conclusions 56 lhw ,J]0*  
6 Appendix 58 av$/Om:  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ?_Q/}@`  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 ;uW}`Q
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6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 "Q?k'^@  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5JLu2P  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 |jVM
&R2s  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 }C#;fp"L  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @)-$kk*  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 -tyK~aasQ  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 r%.do;5  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 E5N{j4\F  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7 <Q5;J&;  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 ]@0NO;bK>F  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 a)#1{JaoY  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 6p?JAT5  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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