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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms ]^ O<WD  
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1 Declaration concerning intellectual property `ss]\46>  
2 Introduction 4 `*oLEX
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3 Theory section 5 LR)is  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 iI&SI#; _  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 >4EcV1y  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 nBiSc*  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ObM5vrEk|  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 [JAd1%$3  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 '&<-,1^L  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ZQBo|8*  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 0jq&i#yNB  
3.4.3 Tasks of project . . * n!0  
4 Experiments 18 G|O"Kv6  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ]}v`#-Px(  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 h y[_  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 T)C  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 T[Gz  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 P`bR;2o  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 -nk%He  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 /asyj="N7  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 |9\Lv$
VJ  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 +V'r>C:  
5 Conclusions 56 SbI,9<  
6 Appendix 58 Ej34^*m9k  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 {Zseu$c  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Osy5|Ts  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ))KsQJ"
V  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 NX=dx&i>+  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 b6/:reH{  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 moo>~F _^  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 z:fhq:R(  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 9MYt4  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 S i>TG  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 fglZjT  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 `UJW
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6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 AT9SD vJ  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 |y=gp  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator G/ ^|oJ/G  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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