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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms %+j/nA1%S  
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1 Declaration concerning intellectual property # 2^H{7  
2 Introduction 4 \^dse  
3 Theory section 5 ~%>i lWaHB  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 _%2ukuJ `  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 >KrI}>!9r  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ms}o[Z@n  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 RNB&!NC  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 mq4Zy3H   
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 o}KVT%}  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 =h-EN_[  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 TM#L.xPMf  
3.4.3 Tasks of project . . |Ol29C$@|  
4 Experiments 18 pIK:$eN!/  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 B(s^(__]  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 _4Eq_w`  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 QEt"T7a[/  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 oZY|o0/9  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ?y>ji1  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 xgIb6<qwY  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 =L#&`s@)_  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 (N&?
Z]|yr  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 +?"F=.SZ  
5 Conclusions 56 \v-I<"::  
6 Appendix 58 :B5*?x  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 hv#$Zo<  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 BXdk0  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 P<&bAsje  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 i,;eW&  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 xP_%d,  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 y'^U4# (  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 rMIX{K)'f  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 l@GJcCufE  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 &\6},
JN  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 -( p%+`  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 !6X6_ +}M  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 tTTHQ7o*BD  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 (kY0<  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator hL/u5h%$  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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