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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms 3
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1 Declaration concerning intellectual property mPD'"  
2 Introduction 4 A+
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3 Theory section 5 f7W=x6Z4  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5  WcJ{}V9  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 0jzA\$oD  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 LtU+w*Gj  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 e5/_Vga  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 MmK\|CtV  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Lf:Z (Z>  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 +OH."4Z  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ie,{C  
3.4.3 Tasks of project . . Rq9gtx8,=  
4 Experiments 18 <>:kAT,sP  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 C;ye%&g>  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 xV6j6k  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ={Hbx>p  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4<Y?#bm'  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Pn#Lymxh_a  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 @hvq,[  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Q4PXC$u  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 "osYw\unI  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 k8JPu"R  
5 Conclusions 56 G~]BC#nB_  
6 Appendix 58 b2Hpuej  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 O(d'8`8  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 tc',c},h~,  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 EGt)tI&  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 vKt_z@{{L  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 IW#(ICeb  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 )'g vaT  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 @RP|?Xc{?  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 /$=^0v+  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 t|m3b~Oyv  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Uww^Sq  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 *8p</Q  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 S`G\Cd;5  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 hTm}j,H  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator [ n2udV  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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