Orientador: Antonio Vidiella Barranco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T12:53:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Munhoz_PabloParmezani_M.pdf: 1779982 bytes, checksum: 5e8503bd9a6e3650f31b1e2fff4b44bc (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho, apresentamos um estudo teórico da interação da radiação com a matéria. Investigamos a dinâmica do modelo de Jaynes-Cummings com um meio não-linear tipo Kerr, com-parando a situação de grande dessintonia átomo-campo com a evolução correspondente obtida de um Hamiltoniano efetivo (aproximação dispersiva). Para isto, obtemos o operador evolução para o sistema átomo-campo, que facilita considerar diferentes situações iniciais para o ' atomo e o campo. Iniciamos nossa análise calculando os colapsos e revivals da inversão atômica, em conexão com a evolução da pureza do campo (dada pela entropia de von Neumann), que representa uma medida do emaranhamento átomo-campo. Em seguida calculamos os valores esperados de grandezas relativas ao operador energia (número de fótons) e os valores esperados de grandezas relativas à fase do campo, segundo o formalismo de Pegg-Barnett. Finalmente, como uma extensão natural de nosso trabalho, consideramos a evolução da função-Q, função de Wigner e fidelidade, o que nos proporcionou uma melhor compreensão do estado do campo da cavidade / Abstract:In this work, we present a theoretical study of the radiation and matter interaction. We investi-gate the dynamics of the Jaynes- Cummings model with a nonlinear Kerr-like medium, comparing the situation at large atom-field detuning with the corresponding evolution arising from an effec-tive Hamiltonian (dispersive approximation). For this, we obtain the evolution operator for the atom-field system, which makes easy to consider different initial situations for the atom and field. We start our analysis by calculating the collapses and revivals of the atomic inversion, in connec-tion to the evolution of the field purity (given by the von Neumann entropy), which represents a measure of the atom-field entanglement. Afterwards, we calculate the expectation values of quan-tities relatives to the energy operator (photon number) and the expectation values relatives to the phase field, according to the Pegg-Barnett formalism. Finally, as a natural extension of our work, we consider the evolution of the Q-function, Wignerfunction and fidelity, which provided us a better understanding of the cavity field state / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Antonio Vidiella Barranco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:07:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_PauloSilva_M.pdf: 2434588 bytes, checksum: d385f55b65d683a4c9d2644625e43e54 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: No presente trabalho estudamos, como uma extensão de um sistema de poucos níveis, um sistema que consiste de um átomo de três níveis na configuração D interagindo com dois modos do campo de radiação. Supomos que o nível 2 esteja bem fora da ressonância e que será eliminado adiabaticamente, de modo que ele possa agir apenas como um estado virtual nas transições entre os níveis 1 e 3. Este é conhecido como modelo Raman acoplado. Derivamos o Hamiltoniano do sistema Raman acoplado através de uma transformação unitária. Investigamos a influência dos "Stark-shifts" e de um meio tipo Kerr na evolução dos subsistemas por meio da inversão atômica, do parâmetro Q de Mandel e da pureza dos subsistemas. Em particular investigamos a competição entre os efeitos dos "Stark-shifts" e do meio Kerr, buscando sob quais condições o átomo apresentaria evolução periódica, o que implica no desemaranhamento entre os estados atômico e dos campos / Abstract: In the present work we study, as an extension of few-level systems, a system which consists of a three-level atom in the D configuration interacting with two modes of the radiation field. The level 2 is assumed to be far off resonance and will be adiabatically removed so that it participates as a virtual state in the transitions between levels 1 and 3. This is the Raman-coupled model. We derive a Raman coupled Hamiltonian by a unitary transformation. We investigate the in uences of the "Stark-shifts" and the Kerr-like medium in the sub-systems by means of the atomic inversion, Mandel¿s Q parameter and the purity of the sub-systems. We investigate the competition between the effects of the "Stark-shifts" and the Kerr-like medium, looking for the conditions leading to atomic periodic evolution, which is related to the disentanglement between the atom and the fields / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Antonio Vidiella-Barranco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:39:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_AlvaroFernandez_D.pdf: 1463180 bytes, checksum: e7afc315eaab1eeb818ae16a2027e1de (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A construção de estados puros do campo eletromagnético é importante não só para o estudo dos fundamentos da mecânica quântica, como a questão do estado gato de Schrõdinger, mas também possui um grande potencial de aplicação, como por exemplo, na computação quântica, na criptografia quântica e nas medidas de alta precisão. Nesta tese, apresentamos três propostas onde o ponto central é o estudo da transferência progressiva de coerência dos átomos para o campo eletromagnético, visando gerar um estado com um alto grau de purificação a partir de um estado de mistura estatística. Para isso utilizamos o micromaser com a interação átomo-campo dado pelo modelo Jaynes-Cummings de dois fótons. No primeiro trabalho consideramos os átomos inicialmente preparados em uma superposição coerente de dois estados (condição necessária para a transferência de coerência átomo-campo) e o campo na cavidade preparado em um estado mistura do. Primeiramente determinamos o melhor tempo de interação de cada átomo para que o estado do campo apresentasse o maior grau de purificação possível. Fixamos esse tempo para todos os átomos e determinamos o grau de pureza do estado final do campo, após N -átomos terem passado pela cavidade. Em nosso segundo trabalho acrescentamos à cavidade um meio não-Iinear tipo Kerr. Utilizando o mesmo procedimento do primeiro caso, obtivemos um menor tempo de interação átomo-campo e um grau de purificação maior para o estado do campo gerado na cavidade, em relação ao primeiro trabalho. Por último, acrescentamos um campo clássico externo interagindo com o átomo dentro da cavidade sem o meio Kerr. Novamente, com o mesmo procedimento dos trabalhos anteriores, verificamos que esse campo, além de influenciar na transferência de coerência átomo-campo, torna desnecessária a preparação dos átomos em uma superposição coerente de dois estados. Visando a caracterização do estado do campo final gerado, foram calculadas a função de coerência de segunda ordem e a quasiprobabilidade conhecida como a função de Husimi (ou função Q) / Abstract: The construction of pure states of the electromagnetic field is important not only for the study of the foundations of the quantum mechanics, such as the question of the Schrõdinger cat states, but also for its potential applications, for example, in quantum computation, quantum criptography and in higher precision measurements. In this thesis, we present three proposals where the central point is the study of the progressive transfer of coherence of atoms to the electromagnetic field, aiming the generation of a state with a higher degree of purity from a mixed state. For this we use the micromaser with the atom-field interaction given by the two-photon Jaynes-Cummings model. In our first work we initially consider atoms prepared in a coherent superposition of two states (necessary condition for the atom-field transfer of coherence) and the field in the cavity prepared in a mixed state. We determine the best interaction time for each atom so that the state of the field presents the highest possible degree of purification. We fix that time for all atoms and determine the degree of purity of the final state of the field, after N -atoms have crossed the cavity. In our second work we add to the cavity a nonlinear Kerr-like medium. Using the same procedure as in the first case, we obtain smaller atom-field interaction times as well as a higher degree of purification for the state of the field generated in the cavity, compared to the first work. Finally, we add an external classical field interacting with the atom inside the cavity without the Kerr medium. Again, with the same procedure of the previous works, we verify that the external field, besides influencing in the atom-field transfer of coherence turns unnecessary the preparation of atoms in a coherent superposition of two states. In order to characterize the state of the generated ( final) field, we have calculated the second order correlation function as well as the quasiprobàbility known as the Husimi function (or Q function) / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

FERREIRA, A. da C. Estudo numérico da influência da relaxação da não-linearidade Kerr e aplicações com portas lógicas utilizando PAM em componentes de fibras ópticas : interferômetro de Sagnac e acoplador direcional. 2011. 174 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-02-23T16:29:15Z No. of bitstreams: 1 2011_tese_acferreira.pdf: 3464179 bytes, checksum: 43232fddd090da330e100f7927cdb3c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-02-23T16:30:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_tese_acferreira.pdf: 3464179 bytes, checksum: 43232fddd090da330e100f7927cdb3c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-02-23T16:30:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_tese_acferreira.pdf: 3464179 bytes, checksum: 43232fddd090da330e100f7927cdb3c7 (MD5) Previous issue date: 2011-11 / In this thesis work, the operating characteristics, for two optical devices, Sagnac interferometer (NOLM) and the Symmetric Dual-Core Non-Linear Directional Coupler (NLDC) have been investigated. The first device working with pulses of 10 ps, equivalent to a spectral band width of 0.1 THz, in two different applications: analysis of the nonlinear optical switching with non-instantaneous Kerr effect and the accomplishment of logical gates AND, OR and XOR, under Pulse Amplitude Modulation (PAM). In the second device (with pump pulses of 2 ps and bandwidth of 0,5 THz), NAND, OR and XOR logical gates was investigated, under PAM modulation and under the Cross Phase Modulation (XPM) effect, in a NLDC. The research is carried out through numerical simulations, using the Split-Step method in the first two applications, and of the fourth order Runge Kutta numerical method, in the third application. In the first application, the transmission, compression factor (C) and extinction ratio [XRatio(tr)] curves, versus input energy were analyzed for two lengths of the loop of the NOLM, was investigated. A Very important impact of the relaxation of the nonlinearity in the switching device was observed. In the second application, was found that under the conditions defined of the nonlinear effects, the device behaves in such a way that the resulting behavior has the appearance of logic functions in the Sagnac interferometer, considering GVD and SPM, only. The four possible combinations for two pulses, on the input fibers 1 and 2, modulated by the amplitude (PAM) in the logical levels 0 or 1, were used. The effects of a variation in the coding parameter offset (e ) (of the PAM modulation), in the initial amplitude of the pulse associated to the reference amplitude or unmodulated information, have been investigated and an OR gate, having been emerged. If the phase difference (hence time) between the input pulses is considered, gates AND, OR and XOR were obtained. In the third application, the symmetric dual-core NLDC is submitted to PAM modulation, considering the XPM effect, were examined, as well. The effects of a variation in the coding parameter offset (e ) of the PAM modulation relative to the reference amplitude, was investigated, being obtained an OR gate. The modulated output amplitude versus a phase difference between the input pulses, was also observed, where logical gates NAND, OR and XOR arose. / Neste trabalho de Tese, foram investigadas características de operação de dois dispositivos ópticos, o Interferômetro de Sagnac (NOLM) e o Acoplador Direcional Não- Linear (NLDC) Duplo Simétrico. Com o primeiro dispositivo, trabalhando com pulsos de 10ps , o que equivale a uma largura espectral em banda de 0,1 THz , em duas diferentes aplicações: estudo da performance do chaveamento não-linear sob a ação da não-linearidade relaxada Kerr; obtenção de portas lógicas E, OU e OU-Exclusivo, sob Modulação Por Amplitude de Pulsos (PAM). Com o segundo dispositivo, com pulso de 2 ps, e banda de 0,5 THz, foi investigada a obtenção de portas lógicas Não-E, OU e OU-Exclusivo, com a modulação PAM e sob o efeito da Modulação de Fase Cruzada (XPM). A investigação é realizada, através de simulações numéricas, utilizando-se do método Split-Step nas duas primeiras aplicações e de Runge Kutta de quarta ordem, na terceira. Na primeira aplicação, foram investigados as curvas de transmissão, fator de compressão (C) e razão de extinção [XRatio(tr)] versus energia de entrada para dois comprimentos do anel do NOLM, tendo sido verificado importante impacto da relaxação da não-linearidade no chaveamento do dispositivo. Na segunda aplicação, foi verificado que sob as condições definidas dos efeitos não-lineares, o dispositivo se comporta, de tal forma que, tem como comportamento resultante o surgimento de funções lógicas no interferômetro de Sagnac, considerando dispersão da velocidade de grupo (GVD) e automodulação de fase (SPM) apenas, foram utilizadas as quatro possíveis combinações para dois pulsos, nas fibras 1 e 2, modulados em PAM, nos níveis lógicos 0 ou 1. Foram investigados os efeitos de uma variação no parâmetro de ajuste da modulação PAM (e ), na amplitude inicial do pulso em relação à amplitude de referência, ou informação não modulada, observando o surgimento da função OU, e na diferença de fase (conseqüentemente de tempo) entre os pulsos de entrada modulados, com a obtenção de portas E, OU e OU-Exclusivo. Na terceira aplicação, o NLDC duplo simétrico é submetido à modulação PAM, considerando o efeito XPM. Foram investigados os efeitos da variação de ‘e ’ na amplitude inicial do pulso em relação à amplitude de referência, obtendo-se porta OU, e observada a amplitude de saída modulada versus a diferença de fase entre os pulsos de entrada modulados, observando o aparecimento de portas Não-E, OU e OU-Exclusivo.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / In this thesis work, the operating characteristics, for two optical devices, Sagnac interferometer (NOLM) and the Symmetric Dual-Core Non-Linear Directional Coupler (NLDC) have been investigated. The first device working with pulses of 10 ps, equivalent to a spectral band width of 0.1 THz, in two different applications: analysis of the nonlinear optical switching with non-instantaneous Kerr effect and the accomplishment of logical gates AND, OR and XOR, under Pulse Amplitude Modulation (PAM). In the second device (with pump pulses of 2 ps and bandwidth of 0,5 THz), NAND, OR and XOR logical gates was investigated, under PAM modulation and under the Cross Phase Modulation (XPM) effect, in a NLDC. The research is carried out through numerical simulations, using the Split-Step method in the first two applications, and of the fourth order Runge Kutta numerical method, in the third application. In the first application, the transmission, compression factor (C) and extinction ratio [XRatio(tr)] curves, versus input energy were analyzed for two lengths of the loop of the NOLM, was investigated. A Very important impact of the relaxation of the nonlinearity in the switching device was observed. In the second application, was found that under the conditions defined of the nonlinear effects, the device behaves in such a way that the resulting behavior has the appearance of logic functions in the Sagnac interferometer, considering GVD and SPM, only. The four possible combinations for two pulses, on the input fibers 1 and 2, modulated by the amplitude (PAM) in the logical levels 0 or 1, were used. The effects of a variation in the coding parameter offset (e ) (of the PAM modulation), in the initial amplitude of the pulse associated to the reference amplitude or unmodulated information, have been investigated and an OR gate, having been emerged. If the phase difference (hence time) between the input pulses is considered, gates AND, OR and XOR were obtained. In the third application, the symmetric dual-core NLDC is submitted to PAM modulation, considering the XPM effect, were examined, as well. The effects of a variation in the coding parameter offset (e ) of the PAM modulation relative to the reference amplitude, was investigated, being obtained an OR gate. The modulated output amplitude versus a phase difference between the input pulses, was also observed, where logical gates NAND, OR and XOR arose / Neste trabalho de Tese, foram investigadas caracterÃsticas de operaÃÃo de dois dispositivos Ãpticos, o InterferÃmetro de Sagnac (NOLM) e o Acoplador Direcional NÃo- Linear (NLDC) Duplo SimÃtrico. Com o primeiro dispositivo, trabalhando com pulsos de 10ps , o que equivale a uma largura espectral em banda de 0,1 THz , em duas diferentes aplicaÃÃes: estudo da performance do chaveamento nÃo-linear sob a aÃÃo da nÃo-linearidade relaxada Kerr; obtenÃÃo de portas lÃgicas E, OU e OU-Exclusivo, sob ModulaÃÃo Por Amplitude de Pulsos (PAM). Com o segundo dispositivo, com pulso de 2 ps, e banda de 0,5 THz, foi investigada a obtenÃÃo de portas lÃgicas NÃo-E, OU e OU-Exclusivo, com a modulaÃÃo PAM e sob o efeito da ModulaÃÃo de Fase Cruzada (XPM). A investigaÃÃo à realizada, atravÃs de simulaÃÃes numÃricas, utilizando-se do mÃtodo Split-Step nas duas primeiras aplicaÃÃes e de Runge Kutta de quarta ordem, na terceira. Na primeira aplicaÃÃo, foram investigados as curvas de transmissÃo, fator de compressÃo (C) e razÃo de extinÃÃo [XRatio(tr)] versus energia de entrada para dois comprimentos do anel do NOLM, tendo sido verificado importante impacto da relaxaÃÃo da nÃo-linearidade no chaveamento do dispositivo. Na segunda aplicaÃÃo, foi verificado que sob as condiÃÃes definidas dos efeitos nÃo-lineares, o dispositivo se comporta, de tal forma que, tem como comportamento resultante o surgimento de funÃÃes lÃgicas no interferÃmetro de Sagnac, considerando dispersÃo da velocidade de grupo (GVD) e automodulaÃÃo de fase (SPM) apenas, foram utilizadas as quatro possÃveis combinaÃÃes para dois pulsos, nas fibras 1 e 2, modulados em PAM, nos nÃveis lÃgicos 0 ou 1. Foram investigados os efeitos de uma variaÃÃo no parÃmetro de ajuste da modulaÃÃo PAM (e ), na amplitude inicial do pulso em relaÃÃo à amplitude de referÃncia, ou informaÃÃo nÃo modulada, observando o surgimento da funÃÃo OU, e na diferenÃa de fase (conseqÃentemente de tempo) entre os pulsos de entrada modulados, com a obtenÃÃo de portas E, OU e OU-Exclusivo. Na terceira aplicaÃÃo, o NLDC duplo simÃtrico à submetido à modulaÃÃo PAM, considerando o efeito XPM. Foram investigados os efeitos da variaÃÃo de âe â na amplitude inicial do pulso em relaÃÃo à amplitude de referÃncia, obtendo-se porta OU, e observada a amplitude de saÃda modulada versus a diferenÃa de fase entre os pulsos de entrada modulados, observando o aparecimento de portas NÃo-E, OU e OU-Exclusivo.

Orientadores: Maria Jose Santos Pompeu Brasil, Marcelo Knobel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T11:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_HugoBonettede_M.pdf: 2150383 bytes, checksum: fca750027da867c85bf942d81b11d4f0 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O objetivo deste trabalho consiste no estudo e implementação da técnica de caracterização de filmes magnéticos através da montagem de um magnetômetro a efeito Kerr (MEK). Nesta dissertação discutimos primeiramente a fenomenologia associada ao efeito Kerr magneto-óptico. Na sequência apresentamos o magnetômetro e os procedimentos experimentais utilizados na obtenção das curvas de magnetização (histereses) de filmes magnéticos. Por último mostramos os resultados obtidos na caracterização das propriedades magnéticas e morfológicas de filmes finos de Co, depositados sobre substrato de Si (100) com espessuras na faixa de 30 a 950Å. Discutimos a correlação entre a rugosidade da superfície, a espessura e as propriedades magnéticas destes filmes. A microestrutura dos filmes foi caracterizada por difração de raios-x e por microscopia de força atômica (AFM - Atomic Force Microscopy). Utilizamos o MEK para investigar o processo de magnetização em função da orientação do campo magnético externo (anisotropia) e da temperatura. A caracterização dos domínios magnéticos foi realizada através de microscopia Kerr / Abstract:The aim of this work was to study and implement a technique for the characterization of the magnetic properties of thin films through a Kerr magnetometer (MEK). First we present the phenomenology behind the magneto-optic Kerr effect. In the sequence we present the magnetometer (MEK) and the experimental procedures applied to get hysteresis loops from the magnetic thin films. Finally we present the results of the magnetic and morphologic characterization of thin films of Co deposited by magnetron sputtering onto Si (100) with thickness ranging from 30 to 950Å. We discuss the correlation among roughness, thickness and magnetic properties of the Co films. The film microstructure was characterized by x-ray diffraction and AFM (Atomic Force Microscopy). We have used the MEK to investigate the hysteresis loops and the in-plane switching behaviour as a function of the applied magnetic field orientation and as a function of temperature. The magnetic domain characterization was carried out by longitudinal magneto-optical Kerr microscopy / Mestrado / Física / Mestre em Física