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Espectroscopia coerente em vapor atômico usando um trem de pulsos ultracurtos com 1 GHz de taxa de repetição

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Estudar o efeito do trem de pulsos de um laser de femtossegundos, com taxa de repetição de 1 GHz, nas transições hiperfinas em um vapor de rubídio.

Apresentamos os resultados através de duas técnicas: espectroscopia seletiva em velocidades e espectroscopia com a taxa de repetição.

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Espectroscopia coerente em vapor atômico usando um trem de pulsos ultracurtos com 1 GHz de taxa de repetição

  1. 1. Espectroscopia coerente em vapor atômico usando um trem de pulsos ultracurtos com 1 GHz de taxa de repetição<br />Marco Polo Moreno de Souza<br />Orientadora: Sandra S. Vianna<br />30 de agosto de 2011<br />
  2. 2. Objetivo<br />Estudar o efeito do trem de pulsos de um laser de femtossegundos, com taxa de repetição de 1 GHz, nas transições hiperfinas em um vapor de rubídio.<br />Apresentamos os resultados através de duas técnicas: espectroscopia seletiva em velocidades e espectroscopia com a taxa de repetição.<br />
  3. 3. Sumário<br />O trem de pulsos e o sistema atômico<br />Esquema experimental<br />Espectroscopia seletiva em velocidades<br />Modelo teórico e discussão<br />Espectroscopia com a taxa de repetição<br />Conclusões<br />
  4. 4. Trem de pulsos<br />é a frequência da onda portadora.<br />é o intervalo entre os pulsos (inverso da taxa de repetição).<br />é a envoltória de um único pulso.<br />Números do nosso laser:<br />é uma fase adquirida devido aos elementos ópticos da cavidade do laser.<br />
  5. 5. Pente de frequências<br />Transformada <br /> de Fourier<br />Transformada <br /> de Fourier<br />
  6. 6. Pente de frequências<br />Transformada <br /> de Fourier<br />Transformada <br /> de Fourier<br />
  7. 7. Sistema atômico<br />
  8. 8. Sistema atômico<br />
  9. 9. Esquema experimental<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br /> = 780 nm ou 795 nm<br />
  10. 10. Esquema experimental<br />Potência do laser de diodo = 10 W<br /> = 780 nm<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br /> = 780 nm ou 795 nm<br />
  11. 11. Esquema experimental<br />Potência do laser de diodo = 10 W<br /> = 780 nm<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br /> = 780 nm ou 795 nm<br />
  12. 12. Esquema experimental<br />Potência do laser de diodo = 10 uW<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br />
  13. 13. Esquema experimental<br />Potência do laser de diodo = 10 uW<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br />
  14. 14. Esquema experimental<br />Potência do laser de diodo = 10 W<br /> = 780 nm<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br /> = 780 nm ou 795 nm<br />
  15. 15. Esquema experimental<br />Potência do laser de diodo = 10 W<br /> = 780 nm<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br /> = 780 nm ou 795 nm<br />
  16. 16. Esquema experimental<br />Potência do laser de diodo = 10 W<br /> = 780 nm<br />Potência média do laser de fs = 300 mW<br /> = 780 nm ou 795 nm<br />
  17. 17. Espectroscopia seletiva em velocidades<br />O laser de Ti:safira tem sua taxa de repetição fixa, enquanto a frequência do laser de diodo é variada em torno da ressonância Doppler.<br />Frequência da ressonância atômica:<br />
  18. 18. Espectroscopia seletiva em velocidades<br />
  19. 19. Espectroscopia seletiva em velocidades<br />
  20. 20. Espectroscopia seletiva em velocidades<br />
  21. 21. Modelo teórico<br /> Formalismo da matriz densidade<br />Equações de Bloch<br />Hamiltoniano<br />
  22. 22. Modelo teórico<br />Consideraremos apenas os modos do pente de frequências que caem dentro do perfil Doppler.<br />Dividiremos o sistema em dois casos: quando existe um modo em ressonância com a transição 𝑎 𝑐 e com 𝑏 𝑐.<br /> <br />Resolvemos as equações de Bloch separadamente e adicionamos as soluções. Para o regime estacionário, encontramos para a população do estado 𝑎:<br /> <br />
  23. 23. Experimento e teoria<br />fs = 795 nm<br />
  24. 24. Experimento e teoria<br />fs = 795 nm<br />Rb 85<br />diodo<br />fs<br />
  25. 25. Experimento e teoria<br />fs = 795 nm<br />Rb 85<br />diodo<br />fs<br />
  26. 26. Experimento e teoria<br />fs = 795 nm<br />Rb 85<br />diodo<br />fs<br />
  27. 27. Espectroscopia com a taxa de repetição<br />Nesse caso o laser de diodo tem sua frequência travada, em ressonância com algum grupo de velocidade. Enquanto isso a taxa do laser de Ti:safira é variada.<br />
  28. 28. Conclusões<br />Mostramos que processos como bombeamento óptico entre níveis hiperfinos do Rb podem ser bem resolvidos usando um laser de femtossegundos de 1 GHz.<br />A boa concordância entre resultados teóricos (numéricos e analíticos) e experimentais indicam que o bombeamento óptico é bem descrito pela interação entre o vapor atômico e o pente de frequências.<br />
  29. 29. Obrigado!<br />

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