牛津大學(xué)碩士學(xué)位論文 Route towards an optical dipole trap for single atoms j50vPV8m  
nF3}wCe)  
1 Declaration concerning intellectual property 0.GFg${v`  
2 Introduction 4 T^bAO-d#  
3 Theory section 5 Y\xEPh  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 'g v0;L  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 *dBy<dIy  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 }\4yU=JPK  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3i^X9[.  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 gt kV=V  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 "~KDm(D  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 c-Gp|.C  
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 {UNH?2  
3.4.3 Tasks of project . . {gMe<y  
4 Experiments 18 0cG'37[  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 rYUIFPN  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 hA=uoe\  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 jP@ @<dt  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2D\pt  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Y&2FH/(M  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 .#EU@Hc
  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 yi7.9/;a  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 h*w9{[L  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Y;'<u\^M"  
5 Conclusions 56 6v%yU3l  
6 Appendix 58 )g5?5f;  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 *>fr'jj1$  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 /VR~E'Cy%  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 1M ?BSH{  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 r. 82RoG?G  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 MU<(O}  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 *V>?m6y/  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 _!xrBdaJ  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ^WA7X9ed  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 @]uqC~a^  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 R%r bysP  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 ]#
0 (  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 WjD885Xo  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 87 gk   
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator wMS%/l0p1  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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