Análise teórica dos efeitos coerentes de transparência e absorção eletromagneticamente induzida em átomos
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE |
Texto Completo: | http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/7797 |
Resumo: | In this work, we did a theoretical model for studying the coherent effects of the electromagnetically induced transparency (EIT) based on the coherent population trapping (CPT) and electromagnetically induced absorption (EIA) associated with the spontaneous transference mechanism of the coherence from the excited state to the ground state in atomic vapor. We consider a semi-classical model, where the atoms are treated like a four-level system interacting with two optical fields (a strong and weak fi eld) in the N type confi guration. We present an analytic and numeric solutions, where we performed a detailed analysis of the EIA and EIT resonances widths as a function of the strong fi eld power for diferent spontaneous transference rate of the coherence from the excited state to the ground state, associated in the model to parameter B. Our results show that, how larger the B value smaller the power broadening from the EIT or EIA resonance. In the extreme case B = 1, we only observe the EIA narrow resonance free from power broadening. On the other hand, the greatest power broadening occurs when we have B = 0, where we only observe the EIT effect and our model is equivalent to A type system. In addition, we have obtained the same results from the analyze of the fluorescence spectrum, showing that the observed narrow resonances have the same behavior as the absorption spectrum of the weak fi eld. Another quite interesting results, we get from our model that it is not possible to identify any coherent effect from the absorption and fluorescence spectrum for some values of B and power of the strong fi eld, this way we determine a curve of B as function of the power of the strong field in this conditions and we show what conditions must be satisfi ed to observe the EIT or EIA signal. To evaluate the analytical solutions we obtained through perturbative methods, we did numerical solution of our set of equations and we get an excellent agreement between the approximate analytical and the exact numerical solutions. One of the applications of the obtained results in this work is to enable the creation of new high-resolution magnetometry techniques and the construction of new atomic memories based in EIA resonances. |
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We consider a semi-classical model, where the atoms are treated like a four-level system interacting with two optical fields (a strong and weak fi eld) in the N type confi guration. We present an analytic and numeric solutions, where we performed a detailed analysis of the EIA and EIT resonances widths as a function of the strong fi eld power for diferent spontaneous transference rate of the coherence from the excited state to the ground state, associated in the model to parameter B. Our results show that, how larger the B value smaller the power broadening from the EIT or EIA resonance. In the extreme case B = 1, we only observe the EIA narrow resonance free from power broadening. On the other hand, the greatest power broadening occurs when we have B = 0, where we only observe the EIT effect and our model is equivalent to A type system. In addition, we have obtained the same results from the analyze of the fluorescence spectrum, showing that the observed narrow resonances have the same behavior as the absorption spectrum of the weak fi eld. Another quite interesting results, we get from our model that it is not possible to identify any coherent effect from the absorption and fluorescence spectrum for some values of B and power of the strong fi eld, this way we determine a curve of B as function of the power of the strong field in this conditions and we show what conditions must be satisfi ed to observe the EIT or EIA signal. To evaluate the analytical solutions we obtained through perturbative methods, we did numerical solution of our set of equations and we get an excellent agreement between the approximate analytical and the exact numerical solutions. One of the applications of the obtained results in this work is to enable the creation of new high-resolution magnetometry techniques and the construction of new atomic memories based in EIA resonances.Nesta dissertação desenvolvemos um modelo teórico para estudar os efeitos coerentes da transparência eletromagneticamente induzida (EIT), que é baseada no aprisionamento coerente de população (CPT), e da absorção eletromagneticamente induzida (EIA), associada ao mecanismo da transferência espontânea de coerência dos estados excitados para os estados fundamentais, em vapor atômico. Consideramos um modelo semi-clássico, onde os átomos são tratados como um sistema de quatro níveis interagindo com dois campos ópticos (um campo forte e um fraco) em uma confi guração do tipo N. Obtivemos a solução analítica e numérica realizando uma análise detalhada da largura das ressonâncias de EIA e EIT em função da potência do campo forte para diferentes taxas de transferência espontânea da coerência, associada no modelo ao parâmetro B. Nossos resultados mostram que, quanto maior o valor de B menor o alargamento por potência das ressonâncias de EIT ou de EIA. No caso extremo, B = 1, observamos apenas a ressonância de EIA livre de alargamento por potência. Por outro lado, um maior alargamento ocorre quando temos B = 0, onde apenas o efeito de EIT é observado e nosso modelo é equivalente a um sistema do tipo A. Além disso, obtivemos os mesmos resultados analisando os espectros de fluorescência, mostrando que as ressonâncias estreitas observadas têm o mesmo comportamento que o espectro de absorção do campo fraco. Outro resultado bastante interessante obtido do nosso modelo, é que para alguns valores de B e da potência do campo forte não é possível identi car qualquer efeito coerente nos espectros de absorção e de fluorescência. Desta forma, determinamos uma curva de B em função da potência do campo forte mostrando quais condições devem ser satisfeitas para observar o sinal de EIT ou de EIA. Para avaliar as soluções analíticas obtidas através de métodos perturbativos, obtivemos a solução numérica do conjunto de equações obtendo um excelente acordo entre as soluções analíticas aproximadas e as soluções numéricas exatas. Uma das aplicações dos resultados obtidos neste trabalho é permitir a criação de novas técnicas de magnetometria de alta resolução, como também a construção de novas memórias atômicas baseadas em ressonâncias do tipo EIA.Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-12-19T14:55:38Z No. of bitstreams: 1 Felipe Cesar Dias dos Santos.pdf: 2540009 bytes, checksum: f2d6933f1edc0ac2b9b046beea4419fc (MD5)Made available in DSpace on 2018-12-19T14:55:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Cesar Dias dos Santos.pdf: 2540009 bytes, checksum: f2d6933f1edc0ac2b9b046beea4419fc (MD5) Previous issue date: 2017-02-10Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfporUniversidade Federal Rural de PernambucoPrograma de Pós-Graduação em Física AplicadaUFRPEBrasilDepartamento de FísicaEfeito coerenteTransparência eletromagneticamente induzidaAbsorção eletromagneticamente induzidaCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAAnálise teórica dos efeitos coerentes de transparência e absorção eletromagneticamente induzida em átomosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis2948194971945047520600600600600-748177341945315287-83271462965037459292075167498588264571info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPEinstname:Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)instacron:UFRPEORIGINALFelipe Cesar Dias dos Santos.pdfFelipe Cesar Dias dos Santos.pdfapplication/pdf2540009http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/7797/2/Felipe+Cesar+Dias+dos+Santos.pdff2d6933f1edc0ac2b9b046beea4419fcMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82165http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/7797/1/license.txtbd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468MD51tede2/77972018-12-19 11:55:38.496oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede/PUBhttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/oai/requestbdtd@ufrpe.br ||bdtd@ufrpe.bropendoar:2024-05-28T12:36:08.193635Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE - Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)false |
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