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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms 9!o:)99U  
ZV&=B%J bs  
1 Declaration concerning intellectual property ?Hq`*I?b9  
2 Introduction 4 KBXdr52"  
3 Theory section 5 2
f4*r
^  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 'I;pS)sb  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 O9!<L.X,%  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 wjY3:S~  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ?onZ:s2  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 P4s:wuJ^  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 F> ..eK  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 X^"95Ic  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 :I1bGa&I  
3.4.3 Tasks of project . . #U'n=@U@(  
4 Experiments 18 e=YvMg  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 %2V_%KA  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 x_#yH3kJ  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ='>k|s:  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Pf]L`haGN  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ?9/%K45  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ^lbOv}C*  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 he 9qWL&^G  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 %]d^B|  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Lk`0z  
5 Conclusions 56 d[jxU/.p;  
6 Appendix 58 C#;}U51:t  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 7(ZI]<  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 9].!mpR  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 XVE(p3-  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 $7,n8ddRy  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 D{\hPv  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 'Ko T8g\b  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 pM.>u/=X  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 km.xy_v  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ?2QssfB  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 gy,B+~p  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 4,UvTw*2z  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 !=Cd1 $<  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 8q}`4wC
D$  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator yn"8Ma*  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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