Interação coerente entre sistemas atômicos com trens de pulsos ultracurtos

Abstract

Nesta tese, investigamos a atuação de trens de pulsos ultracurtos sobre sistemas atômicos de dois e três níveis para os quais os tempos de vida das transições são maiores que o período de repetição do laser. Realizamos experimentos que mostram que a acumulação de excitação no meio leva ao surgimento de novos batimentos em um sinal de controle temporal coerente obtido a partir de uma transição seqüencial de um vapor de rubídio, onde a fluorescência dos estados excitados é medida em função do atraso relativo entre dois pulsos de excitação. Oferecemos uma primeira explicação para esses resultados utilizando uma teoria analítica simplificada que leva em conta acumulação apenas na população do nível mais excitado. Em seguida, revisitamos o problema da interação coerente de um átomo de dois níveis com um longo trem de pulsos, considerando a existência de fases relativas entre os pulsos do trem. Obtivemos uma expressão analítica para o estado estacionário do sistema que é válida para qualquer área de pulso e para dessintonias bem maiores que a largura inomogênea do meio. Ilustramos o efeito da acumulação de coerência num sistema de dois níveis com um experimento de absorção saturada em que um laser contínuo sonda a atuação de um laser de fentosegundos sobre o perfil Doppler de um vapor de rubídio. Finalmente, desenvolvemos uma teoria perturbativa para tratar o caso de um átomo de três níveis levando em conta acumulação em todas as populações e coerências, e discutimos o efeito da forma da envoltória do pulso sobre o processo de acumulação. Utilizamos então esta teoria para corroborar a explicação simplificada que demos para nossos resultados relacionados ao controle temporal coerente