牛津大學碩士學位論文 Route towards an optical dipole trap for single atoms NnrX64|0  
k2k/v[60  
1 Declaration concerning intellectual property fo4j^,`  
2 Introduction 4 2[qO;js  
3 Theory section 5 nC
GLuZn  
3.1 Light matter interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 %CD}A%~  
3.1.1 Perturbation of atoms by electromagnetic waves and Rabi oscillations. . . 5 uDQ d48>  
3.2 Light shift and dressed state picture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5s;HF |2x  
3.3 The optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ;w}ZI<ou  
3.3.1 Dipole force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 B=u@u([.  
3.4 The optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 |DwI%%0(F  
3.4.1 Trapping in the dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 !OPa `kSh
 
3.4.2 Properties of our dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 VISNmz2P  
3.4.3 Tasks of project . . ~Q>97%  
4 Experiments 18 qD7#q]  
4.1 Experiment 1 - reversed light path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 7evE;KL  
4.1.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 \96?OCdr  
4.1.2 Advantages and aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ~O 65=8  
4.1.3 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 EAj2uV  
4.2 Experiment 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 `fY~Lv{4d_  
4.2.1 Setup and alignment description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ?`,Xb.NA$K  
4.2.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 [fxAj]  
4.2.3 Trap- potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 7W5FHZd'  
4.3 Experiment 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 M-T&K%/lW  
5 Conclusions 56 g=o)=sQd  
6 Appendix 58 \_De( p  
6.1 Mathematical derivation of Rabi- osciallations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 aOyAP-m,  
6.2 Derivation of the light shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 F1w~f <  
6.3 Optical Bloch equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 J0C,KU(  
6.4 Derviation of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 b H?dyS6Bx  
6.4.1 Further examination of the optical forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 &r/a\t,8n  
6.5 Cooling mechanisms and magneto-optical trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ;oH%d;H  
6.5.1 Doppler cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4g$mz:vo  
6.5.2 Magneto- optical trap (MOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 )$#ov-]  
6.5.3 Polarisation gradient cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 kJZBQ<^  
6.6 Loading of optical dipole trap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 CP]BSyim'  
6.7 Diode laser power characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 M_Z*F!al<  
6.8 Additional plots for second experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 N&-d8[~  
6.8.1 Moving 50μm aperture in the transverse plane . . . . . . . . . . . . . . . 76 x\*`i)su  
6.8.2 Displacing aspheric lens along optical axis and restoring focus by collimator LXJ"ct  
movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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