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牛津大学硕士学位论文 Route towards an optical dipole trap for single atoms `-t8ag3  
Z$?(~ln  
1 Declaration concerning intellectual property '41'Gn  
2 Introduction 4
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3 Theory section 5 $7h]A$$Fv  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 L~oy|K67  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 m`i_O0T  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 P:D;w2'Q  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 &Va="HNKt  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 <OY (y#x  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 <fHJ9(5$V  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 }NjZfBQW`  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Ft E5
H  
3.4.3 Tasks of project . . E7'  
4 Experiments 18 %
k%%3L,  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 -pmb-#`M  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 CvhVV"n  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 "; 1@f"kw  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |d$4Fu(M~  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 :FTx#cZ  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 E5aRTDLq  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 mT:NC'b<9  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 H;nEU@>"Z  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 fj|b;8_}l  
5 Conclusions 56 f=k_U[b4>  
6 Appendix 58  `j1oxJm  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 [Dhqyjq  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 TAxu]C$P  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 H )51J:4  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 H*j!_>W  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 HQvJ*U4++  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 SR$ 'JGfp  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7}:+Yx
 
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 r<$o [,W  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Xh}S_/9}5  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 (C;Q<  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 jme
`Tyd  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 VV;%q3}:  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 3k3C\Cw  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator vPz$+&{I  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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