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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms 0/su`  
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1 Declaration concerning intellectual property `}?;Ow&2CY  
2 Introduction 4 O6G\0o  
3 Theory section 5 m%[e_eS  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 \AwkK3  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 dkw.o.e  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 >_2~uF@pb  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 DPT6]pl"y  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 K+}0:W=P  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 zTa5N  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 AmF[#)90P  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 AO7[SHDZ  
3.4.3 Tasks of project . . b-<0\@`Z#  
4 Experiments 18 Q6HJ+H-Ub  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Jo {:]:  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 h <4`|Bg+  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 YCDH0M  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 FLWVI4*  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 c~vhkRA  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 T<B}Z11R  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 C
<D$Y,[w  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 $+Ze"E  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 =%m{|HQ`  
5 Conclusions 56 2f[;U"  
6 Appendix 58 I}_}VSG(  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 O t)}:oG  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Y%?S:&GH  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 qofAA!3z  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 }b\hRy~=r  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 g
=t`3X#d  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 \U$:/#1Oe  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 X
kA] 9,@  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 kO\ O$J^S  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4Fft[S(  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Nm"P8/-09  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 01'>[h#_n  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 /JS_gr@DK  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 c& ;@i$X(  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator zr|DC] 3  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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