O documento descreve experimentos de espectroscopia coerente em vapor atômico de rubídio usando um laser de pulsos ultracurtos com taxa de repetição de 1 GHz. Dois métodos experimentais são apresentados: espectroscopia seletiva em velocidades e espectroscopia com a taxa de repetição. Os resultados experimentais são comparados com um modelo teórico baseado nas equações de Bloch, mostrando bom acordo.

1. Espectroscopia coerente em vapor atômico usando um trem de pulsos ultracurtos com 1 GHz de taxa de repetição Marco Polo Moreno de Souza Orientadora: Sandra S. Vianna 30 de agosto de 2011

2. Objetivo 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.

3. Sumário O trem de pulsos e o sistema atômico Esquema experimental Espectroscopia seletiva em velocidades Modelo teórico e discussão Espectroscopia com a taxa de repetição Conclusões

4. Trem de pulsos é a frequência da onda portadora. é o intervalo entre os pulsos (inverso da taxa de repetição). é a envoltória de um único pulso. Números do nosso laser: é uma fase adquirida devido aos elementos ópticos da cavidade do laser.

5. Pente de frequências Transformada de Fourier Transformada de Fourier

6. Pente de frequências Transformada de Fourier Transformada de Fourier

7. Sistema atômico

8. Sistema atômico

9. Esquema experimental Potência média do laser de fs = 300 mW  = 780 nm ou 795 nm

10. Esquema experimental Potência do laser de diodo = 10 W  = 780 nm Potência média do laser de fs = 300 mW  = 780 nm ou 795 nm

11. Esquema experimental Potência do laser de diodo = 10 W  = 780 nm Potência média do laser de fs = 300 mW  = 780 nm ou 795 nm

12. Esquema experimental Potência do laser de diodo = 10 uW Potência média do laser de fs = 300 mW

13. Esquema experimental Potência do laser de diodo = 10 uW Potência média do laser de fs = 300 mW

14. Esquema experimental Potência do laser de diodo = 10 W  = 780 nm Potência média do laser de fs = 300 mW  = 780 nm ou 795 nm

15. Esquema experimental Potência do laser de diodo = 10 W  = 780 nm Potência média do laser de fs = 300 mW  = 780 nm ou 795 nm

16. Esquema experimental Potência do laser de diodo = 10 W  = 780 nm Potência média do laser de fs = 300 mW  = 780 nm ou 795 nm

17. Espectroscopia seletiva em velocidades 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. Frequência da ressonância atômica:

18. Espectroscopia seletiva em velocidades

19. Espectroscopia seletiva em velocidades

20. Espectroscopia seletiva em velocidades

21. Modelo teórico Formalismo da matriz densidade Equações de Bloch Hamiltoniano

22. Modelo teórico Consideraremos apenas os modos do pente de frequências que caem dentro do perfil Doppler. Dividiremos o sistema em dois casos: quando existe um modo em ressonância com a transição 𝑎 𝑐 e com 𝑏 𝑐. Resolvemos as equações de Bloch separadamente e adicionamos as soluções. Para o regime estacionário, encontramos para a população do estado 𝑎:

23. Experimento e teoria fs = 795 nm

24. Experimento e teoria fs = 795 nm Rb 85 diodo fs

25. Experimento e teoria fs = 795 nm Rb 85 diodo fs

26. Experimento e teoria fs = 795 nm Rb 85 diodo fs

27. Espectroscopia com a taxa de repetição 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.

28. Conclusões Mostramos que processos como bombeamento óptico entre níveis hiperfinos do Rb podem ser bem resolvidos usando um laser de femtossegundos de 1 GHz. 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.

29. Obrigado!