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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms !f]F'h8  
$OmcEd  
1 Declaration concerning intellectual property ]p@7[8}  
2 Introduction 4 cM.q^{d`  
3 Theory section 5 k h#|`E#,  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
N]}L*o&  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 ;sCX_`t0E  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2t/ba3Rfk  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 !#g`R?:g  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 (\,mA-%E  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 (Q\QZu@  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 <fWho%eOK  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 :n{rVn}G  
3.4.3 Tasks of project . . NNb17=q_v  
4 Experiments 18 hjaI&?w  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 __'Z0?.4#  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 k7f[aM5]  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 $l-j(=Md  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 &I<R|a  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 #li;L  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Q(E$;@   
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Su6ZO'[)  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 QWxCNt:^?  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 U7bG(?k)  
5 Conclusions 56 \d]&}`'4{f  
6 Appendix 58 :.DCRs$Q  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 nakhep
LN  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 D?
8t'3no  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ~+V]MT  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 nS]/=xP{  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 W;OxH"eC  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 "?}QwtUW  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 -L</,>p  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 /$]dVvhX%  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ir3iW*5k  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 C[_{ $j(J  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ^kt#[N  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 VS1gg4tCv  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 ~u/Enl7\-  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator f+1)Ju~  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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