efeitos do trem de pulsos de fentosegundos no acoplamento de dois feixes em vapor de rubídio

Efeitos do trem de pulsos de

fentosegundos no acoplamento de dois

feixes em vapor de Rubídio

Marco Polo, Carlos Bosco, Daniel Felinto,

Lúcio Acioli e Sandra Vianna

Introdução

Nosso objetivo é descrever a interação entre dois

feixes de luz e átomos de rubídio, sendo um dos feixes

contínuo e o outro pulsado, com largura temporal da ordem de

100 fs.

Diagrama de níveis do rubídio

Absorção saturada

w

T

w

T

w12 w12

T

w w12 w12

Detector

Vapor atômico

Detector

E

BS

Absorção saturada

Esquema experimental

Resultado

O efeito do trem de pulsos

0

( ) sec RinRL L

n p

t nTt h e

T

(1) ( ) ( ) Li t

LE t t ew

O efeito do trem de pulsos

~( )

0

( ) sec .L Ri t inRL L

n p

t nTE h e dt e

T

w w w

~( )( )

0

( ) sec .L R Ri t nT in

L L

n p

tE h e dt e

T

w w w

~( ) [( ) ]

0

( ) sec L L R Ri t in T

L L

np

tE h e dt e

T

w w w w w

Para entender o efeito do trem de pulsos no perfil Doppler

sistema atômico, vamos tirar a transformada de fourier da

equação 1.

O somatório representa um termo de interferência, que é nulo

para qualquer freqüência que não obedeça a seguinte relação:

( ) 2 , 0,1,2,...L R RT N Nw w

O efeito do trem de pulsos

1R

R

fT

Ou seja, o espectro do módulo quadrado do campo elétrico consiste

de infinitos modos separados de

Teoria Vamos primeiramente estudar a evolução temporal da

população do estado excitado quando um trem de pulsos ultra-

curtos incide em um meio atômico com tempo de decaimento

(de população e de coerência) maior que o intervalo entre dois

pulsos do laser.

Consideraremos o átomo como um sistema de dois níveis.

Resolveremos a equação de Liouville,

,i

Ht

Teoria

12 2 2 . ( )H E tw

O campo E(t) será tratado classicamente.

Inserindo o hamiltoniano na equação de Liouville e separando as

componentes da matriz densidade, temos

12

12T

22

22T

11 22 1

22 2112

( ). .

i E tc c

t

12 1222 12 12

( )(2 1)

i E ti

t

w

Usaremos a aproximação de dipolo elétrico.

Teoria

e usando a aproximação de

12 L w w

0

( ) sec RinRL L

n p

t nTt h e

T

12 12( ) ( ) Li tt t e

w

onda girante, teremos

Chamando

*

22 21 2212

22

( ). .Li t

c ct T

12 12 1222 12

12

( )(2 1)Li t

it T

Teoria Sistema de equações de Bloch pode ser resolvido numericamente.

Teoria Podemos comparar esse resultado com o resultado da equação de

Bloch para campos contínuos.

Teoria

12 L Doppler w w Para um meio com alargamento Doppler,

Podemos plotar a população de átomos excitados depois

que o sistema atinge o equilíbrio em função dos vários

grupos de átomos, representados por Doppler

Teoria O que acontece quando a coerência decai mais rápido que o

intervalo entre dois pulsos do laser?

Mais resultados experimentais Vemos a impressão do pente de freqüências nas 4 linhas.

Mais resultados experimentais Novos efeitos surgem quando aumentamos a temperatura.

Mais resultados experimentais Laser de Ti-safira centrado em 795 nm.