Medida de propriedades ópticas não lineares usando Z-scan e termalização do estado excitado em vapores de Césio

• Autor(a) principal: Santos, Felipe Cesar Dias dos
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPB
• Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/26003
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Efeito Kerr; Z-scan; Termalização do estado excitado; Propriedades ópticas; Keer effect; Excited state thermalization; Optical properties; Perda de seleção de velocidade; Loss of velocity selection

Neste trabalho abordamos dois temas relacionados a interação de campo laser com vapores atômicos, termalização do estado excitado por aprisionamento de radiação e propriedades ópticas não lineares usando z-scan. No primeiro tema estudaremos um processo de absorção de dois fótons em que um laser de bombeio excita a transição 6S1/2 Ñ 6P1/2 do vapor de césio e um laser sonda excita a transição 6P1/2 Ñ 9S1/2. O laser de bombeio produz uma densidade de átomos no primeiro estado excitado com componente de velocidade determinada pela frequência da luz. Entretanto, mesmo em baixas densidade, nas quais podemos desprezar mecanismos de colisões, o aprisionamento de radiação causa a termalização do primeiro estado excitado. Neste trabalho _e apresentado um modelo teórico no qual pode ser observado seleção de velocidade para pequenas dessintonizações do feixe de bombeio e que não há seleção de velocidade para grandes dessintonizações. Neste modelo não é considerado mecanismos de termalização do estado excitado, entretanto estes mecanismos são discutidos com base nos resultados experimentais também apresentados neste trabalho. Já no segundo tema, onde estudamos efeitos não-lineares, escrevemos o índice de refração do vapor de césio como n _ n0 n2I n4I2 :::, com n0 o índice de refração linear, n2 o coeficiente Kerr, n4 uma contribuição combinada das terceira e quinta ordem da suscetibilidade e I a intensidade do feixe. A dependência do índice de refração com a intensidade do laser _e responsável pelos fenômenos de auto-focalização e auto-defocalização do feixe. Com base nesse fenômeno, foi desenvolvida a técnica de z-scan que permite medir o coeficiente Kerr. Medimos o índice de refração para a linha D1 (6S1{2 Ñ 6P1{2) do césio, usando uma variante da técnica de z-scan, onde usamos o fato do vapor ser um meio saturável para obter tanto os valores de n2 como os de n4. Nossas medidas de n2 e n4 estão de acordo com valores obtidos teoricamente a partir do modelo que propomos para uma grande faixa de frequência de dessintonização laser. Com esta variante da técnica de z-scan, aplicável em meios ressonantes, conseguimos medir variações de n2 e de n4 de cerca de duas ordens de grandeza para uma larga faixa de frequências, correspondendo a estrutura hiperfina fundamental na transição D1 do vapor de césio.