Marco Polo, Giovana Nogueira, Daniel Felinto e Sandra Vianna
10 de abril de 2012
Apresentaremos resultados experimentais sobre a transição de
dois fótons, 5S-5P-5D, em vapor de rubídio envolvendo um laser
de femtossegundos, com 1 GHz de taxa de repetição, e um
laser de diodo contínuo. Os lasers são contrapropagantes e têm
polarizações cruzadas. A aquisição de dados é feita através da
coleta do sinal da fluorescência emitida pelos átomos do vapor
em função da frequência do laser de diodo, o que nos permite
fazer uma espectroscopia seletiva em velocidades. Por fim,
discutiremos um modelo teórico simples para explicar nossos
resultados.
Trem de pulsos
(laser de Ti:safira)
Laser de diodo Vapor de Rb
Laser de diodo e alargamento Doppler
Características do laser de Ti:safira
Experimento
Resultados
Modelo teórico
Cálculo do off-set do laser de Ti:safira
Largura de linha ~ 1 MHz.
Largura de linha da transição atômica: 6 MHz. (5S – 5P)
Largura = 500 MHz
Doppler
21 21
Efeito Doppler:
(grupo de átomos)cw cw
cw
k v
cwk
vapor
~ 1 nsRT
~ 1 GHzRf3/26 MHz (5P )
660 KHz (5D)
“Acumulação coerente”
(D. Felinto et al, Opt. Commun. 215, 69 (2003)
Espectro de um pulso:
Pente de frequências
02 ( )m Rf mf
Laser de Ti:safira travado
Laser de diodo varrendo 80T C
2,6 mWcwP
300 mWmed
fsP
87 Rb85 Rb
Equações de Bloch na aproximação de onda girante:
Inclusão do efeito Doppler:
Frequência de Rabi: ( ) cwi t
cw cwE t E e
( ) mi t
m mE t E e
inverso do tempo
de interação
12 cwcw
E 23 m
m
E
As equações de Bloch são resolvidas analiticamente, e depois são integradas
em todos os grupos de átomos dentro do perfil Doppler:
-20 0 20 40 60 80
0,000
0,003
0,006
0,009
0,012
(F
, F
', F
'')
33
/ 2 (MHz)
F - F' - F''
2 - 3 - 4
2 - 3 - 3
2 - 2 - 3
2 - 3 - 2
2 - 2 - 2
2 - 1 - 2
2 - 2 - 1
2 - 1 - 1
87Rb, 5D
5/2
22
33
0,33
( ' 3)
3,5
( '' 4)
cw
m
F
F
5/ 2Linha D
Janela de 100 MHz
31
0 31
cw cw m m
m R cwf mf
0 5/2
0 3/2
671 MHz (5D )
672 MHz (5D )
f
f
-600 -400 -200 0 200 400 600
40
60
80
F'' = 3 (5D3/2
)
F'' = 4 (5D5/2
)
cw
= -470 MHz
Flo
ure
scê
ncia
(m
V)
Frequência (MHz)
fr = 1 004 384 060 Hz
cw
= 0
87Rb, F
g = 2
31 0 inteirocw
R R
fm
f f
310
cwR
R
f ff
Apresentamos resultados experimentais sobre transições
de dois fótons em vapor de Rb com um laser monomodo e
um pente de frequências.
Apresentamos um modelo teórico que explica os nossos
resultados.
Mostramos que é possível estimar a frequência de off-set a
partir de uma curva experimental.
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