Faraday rotation and four wave mixing in rubidium vapour with intense fields

Abstract

O estudo de interações não lineares da luz com vapores atômicos tem sido fundamen- tal para a compreensão de vários problemas. Em particular, sabe-se que diferentes processos podem acontecer simultaneamente e interferir entre si. Neste trabalho investigamos a de- pendência com a frequência de dois processos: mistura de quatro ondas degenerada e rotação da polarização devido ao efeito Faraday. Usamos um único laser cw para gerar dois feixes de entrada com polarizações lineares e ortogonais, designadas por seus vetores de onda ka e ⃗kb. Estes dois feixes interagem com a amostra, gerando dois sinais de mistura de quatro ondas, nas direções 2 ⃗ka − ⃗kb e 2

⃗kb − ⃗ka. Este é um processo degenerado com os feixes de entrada e saída sintonizados na linha D2, na transição 5S1/2 → 5P3/2, do rubídio. Nós focamos nossos estudos em um dos sinais, 2

⃗kb − ⃗ka, e analisamos a rotação da polarização do feixe transmitido, ⃗kb, após este passar pela amostra. As medidas foram feitas em três temperaturas diferentes e com razões de intensidades entre os feixes de entrada variadas. Para altas temperaturas e baixa intensidade do feixe de prova, Ia, observamos um grande efeito de rotação da polarização no feixe de bombeio, Ib, enquanto o sinal de mistura de quatro ondas apresenta um espectro do tipo Doppler. Quando a intensidade do feixe de prova cresce, alcançando a mesma intensidade do feixe de bombeio, uma estrutura de picos aparece no espectro de mistura de quatro onda, enquanto a rotação da polarização do feixe b parece diminuir na presença do feixe de prova.