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.