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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms yxqTm%?y  
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1 Declaration concerning intellectual property 6KVV z/  
2 Introduction 4 b7Yq_%+  
3 Theory section 5 ! &
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3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 t/A:k  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 QI.t&sCh5  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 eDuX"/kHA  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 GM:,CJ?  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 M\I_{Q?_  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5Lw{0uLr  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 A5+q^t}  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 %@>YNPD`E  
3.4.3 Tasks of project . . DQcWq'yY^  
4 Experiments 18 ?%93b ,7  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 JW-|<CJ  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 S=4R5igrC  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ?b
5H 2W  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  j|ozGO  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 T{ok +$w2  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 rYbCOazr  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 #0(fOHPQ  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 V):`&@  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Kf|0*c  
5 Conclusions 56 o94PI*.  
6 Appendix 58 Sq<3
Rw  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 |%-YuD  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 cFw3Iw"JJ  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 :|=- (z  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 :u AjV  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 g2A"1w<-AH  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 R \ia6  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 \` &ej{  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 |"_)zQ  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 )x)gHY8;  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 @Zj&`/  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 KLW&bJ$|j  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 KA?v.s  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 !h?=Wv ==]  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator 'bl%Y)
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movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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