1. Excitao coerente de um vapor atmicopor trens de pulsos ultracurtos e lasers contnuos Marco Polo Moreno de Souza Defesa de Tese de DoutoradoOrientadora: Sandra Sampaio Vianna27 de junho de 2012

2. IntroduoRegime de acumulao coerenteDomnio da frequncia 3. Roteiro Domnio do tempo Um experimentoEquaes de BlochCPT (terico) Domnio da frequnciaDois experimentosFundamentos da interao coerente entre lasers e sistemas atmicosA impresso do pente de frequncias na distribuio atmica de velocidadesAbordagem no domnio da frequnciaAprisionamento coerente de populaoExperimento 1: Bombeamento ptico entre nveis hiperfinosExperimento 2: Transio de dois ftons em cascata 4. O trem de pulsos ultracurtos Envoltrias idnticas. Intervalo entre os pulsos constante. Relao de fase bem definida. 5. O pente de frequncias pticasN 6. Interao entre lasers e sistemas atmicos 7. Interao entre lasers e sistemas atmicosEvoluo da matriz densidade: Equaes de Bloch:(Regime estacionrio) (Frequncia de Rabi) 12 1 2 Caso particular: laser contnuo (cw): 8. Interao entre lasers e sistemas atmicosInterao com o trem de pulsos:Domnio do tempo (grupo de tomos parado): Mtodo numrico no domnio do tempo(cdigo em C++):f R 100 MHz 22m/2 5 MHz100 22 9. Impresso do pente defrequncias na distribuioatmica de velocidades 10. Impresso do pente de frequncias na distribuio atmica de velocidadesPara tomos de rubdio comv ~ 300 m/s, temos ~ 500MHz de alargamento. 11. Impresso do pente de frequncias na distribuio atmica de velocidadesExperimento:Laser de Laser deTi:safira diodo fR 76 MHz Tp ~ 150 fs 12. Abordagem no domnio da frequncia 13. Abordagem no domnio da frequnciaEquivalncia entre os tratamentos no domnio do tempo e nodomnio da frequncia. A. Yariv. Quantum Electronics (John Wiley-Sons, New York, 1989): 14. Abordagem no domnio da frequnciaEquaes de Bloch: Expanso perturbativa em srie de potncias dos campos:(Frequncia de Rabi do modo m) 15. Abordagem no domnio da frequncia f R 100 MHz 22 /2 5 MHz m 22 /100 16. Abordagem no domnio da frequnciaFora do regime de acumulao coerente:fR 5 MHz 22 /2 5 MHz m 22 /100 17. Abordagem no domnio da frequnciaRegime de campos intensos: 18. Aprisionamento coerentede populao 19. Aprisionamento coerente de populaoM. Fleischhauer, Rev. Mod. Phys., Vol. 77, No. 2, (2005) 20. Aprisionamento coerente de populaoResultados numricos evoluo temporal:31 /24 10621 /2 70 f R fR 50 ( / 2 )120/22 MHz 21. Aprisionamento coerente de populaoResultados numricos regime estacionrio: 22. Aprisionamento coerente de populaoTratamento analtico no domnio da frequncia: 23. Aprisionamento coerente de populao(Ignorar transies de quatro ou mais modos)21 /2 70 f R 12 0 31 /24 106 fR50 ( / 2 ) 24. Aprisionamento coerente de populaoRessonncias deVapor atmico um fton sempreesto presentes f R do trem de pulsos fixa, na condio de CPTLaser de prova cw sonda o estado fundamentalResultados numricos 25. Experimento 1 26. Experimento 1: bombeamento ptico entre nveis hiperfinosLaser de Laser deTi:safira diodof R ~ 1 GHzDuas tcnicas:1 Espectroscopia seletiva em velocidades2 Espectroscopia com a taxa de repetio 27. Experimento 1: bombeamento ptico entre nveis hiperfinosLaser de Ti:safira: gerador do trem de pulsos ultracurtos. 28. Experimento 1: bombeamento pticoentre nveis hiperfinosArranjo experimental: 29. Experimento 1: bombeamento ptico entre nveis hiperfinos 30. Experimento 1: bombeamento pticoentre nveis hiperfinos Resultados:cw 0,36m0,16(F3F3) 31. Experimento 1: bombeamento pticoentre nveis hiperfinosTratamento no domnio da frequncia:Aproximaes:1 - Um nico modo para cada transio atmica.2 - A intensidade do laser de diodo fraca:11T (Transmisso)Soluo das equaes de Bloch para11no regime estacionrio: 32. Experimento 1: bombeamento ptico entre nveis hiperfinosComparao: experimento e teoria: 33. Experimento 1: bombeamento ptico entre nveis hiperfinos Espectroscopia com a taxa de repetio: 34. Experimento 1: bombeamento ptico entre nveis hiperfinos 35. Experimento 2 36. Experimento 2: Transio de dois ftons em cascata 37. Experimento 2: Transio de dois ftons em cascata 38. Experimento 2: Transio de dois ftons em cascataTeoria:1 Equaes de Bloch no regime estacionrio.2 1 modo m do pente + modo cw do diodo.Mtodo - Algoritmo escrito no Maple: 39. Experimento 2: Transio de dois ftons em cascata 40. Experimento 2: Transio de dois ftons em cascata ComparaoTeoria vs. Experimento: 41. Experimento 2: Transio de dois ftons em cascataEstimamos a frequncia de off-set do laser de Ti:safira:Ressonncia de dois ftons:Ressonncia do grupo de tomoscom o laser de diodo: 42. Experimento 2: Transio de dois ftons em cascataInfluncia do bombeio ptico do laser de diodo: 43. ConclusesInterao tomos-laserDomnios do tempo e da frequnciaCPT com trem de pulsosEspectroscopia seletiva em velocidadesEspectroscopia com a taxa de repetioOff-set a partir de uma transio de dois ftons