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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms Hl0" zS[  
KF00=HE|]  
1 Declaration concerning intellectual property H:]cBk^[,  
2 Introduction 4 29,ET}~  
3 Theory section 5 >PSO]%mE  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 [p9v#\G; [  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 #G77q$  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8{!d'Pks
 
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Z;Hkx1  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 /@k#tdj  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 A}SGw.3  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 YND}P9 h  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 )rK2%\Z  
3.4.3 Tasks of project . . Os@b8V 8,A  
4 Experiments 18 6sSwSS
 
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 yl~_~<s6  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Mg.%&vH\  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 %`
yfi+e  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 h<U?WtWT-p  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 &7f8\TG|  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 o=3hWbe  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 O`9c!_lis  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 `SFeln{1B  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 >MHlrSH2  
5 Conclusions 56 Bi:lC5d5?  
6 Appendix 58 rk W7;!  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 x%=CEe?6  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Wr%ov6:  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 A/>Q5)  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 i]%f94  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Mq
nUym  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 N $) G8  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 <bKtAf  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 172G  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 ]=00<~ l*q  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 [j+:2@  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 I "AjYv4R  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 IC0L&;En  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 xmv%O&0^}  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator k{SGbC1=VK  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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