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