Made available in DSpace on 2014-06-12T18:03:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4079_1.pdf: 2164017 bytes, checksum: b84414295411f2a0c7e66852fa7f1824 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nos últimos anos, a estabilização dos pentes de freqüências gerados por um laser de fentosegundos tem revolucionado o campo da espectroscopia de alta precisão. Tais pentes de freqüências consistem de milhões de modos de freqüência travados em fase e igualmente espaçados ao longo de dezenas de nanômetros. Usualmente, para aplicações em metrologia óptica, um laser contínuo é travado em fase ao pente de freqüências e depois usado para sondar a amostra. Por outro lado, em 2004 foi proposta uma nova técnica de espectroscopia, chamada espectroscopia direta com pente de freqüências DFCS (do inglês Direct Frequency Comb Spectroscopy), a qual usa só o trem de pulsos do laser de fentosegundos. Esta técnica permite uma medida direta, na mesma varredura experimental, de varias freqüências de transição separadas por dezenas ou até centenas de nanômetros, com uma precisão comparável com as melhores obtidas com lasers contínuos. Nesta tese, será descrita a teoria por trás da DFCS, seu desenvolvimento e implementação geral para qualquer classe de pulsos e dessintonias relativas. Esta será ainda aplicada ao átomo de rubídio 87, considerando os seus muitos níveis, e comparada com alguns resultados obtidos até o momento na literatura, os quais ainda podem ser explicados utilizando uma versão bastante simplificada da teoria, desenvolvida anteriormente. A generalização da teoria para DFCS, apresentada nesta tese, pode levar ao desenvolvimento de uma nova classe de técnicas espectroscópicas que incorporem muitos dos conceitos e métodos desenvolvidos nas últimas duas décadas na área conhecida como Controle Coerente

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2360_1.pdf: 2421227 bytes, checksum: 83ce9da3fd2bb3ce02722c2267e82c23 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O desenvolvimento de lasers de estado solido de modos travados no final da década de 90 possibilitou um grande avanço em diversas áreas da óptica ultrarrápida. A curta duração temporal e alta intensidade de pico dos pulsos gerados por estes lasers levou à observação de fenômenos físicos que até então não eram possíveis de serem estudados com lasers de picossegundos. Além disso uma significativa mudança ocorreu na área da metrologia óptica com o uso de lasers de femtossegundos, através do desenvolvimento de pentes de freqüências ópticas. Isto possibilitou a medida absoluta de freqüências ópticas na faixa de centenas de THz, sem a necessidade do uso das enormes e complexas cadeias geradoras de harmônicos. Para fazer uso dos pentes de frequências na metrologia óptica faz-se necessário a caracterização do laser de femtossegundos, o que consiste em medir e estabilizar tanto a taxa de repetição, frep, bem como a frequência de offset, fo, do mesmo. Nesta dissertação nosso objetivo será descrever a caracterização de lasers de femtossegundos, discutindo como medir e estabilizar tais frequências. Será dada atenção em particular para a frequência fo e para a nossa tentativa de medir este parâmetro em um laser comercial de femtossegundos existente em nosso laboratório. A técnica utilizada para medir fo consiste em alargar o espectro ótico do laser de femtossegundos, através de uma fibra fotônica altamente não linear, de modo a gerar uma oitava óptica. Com isto o espectro resultante contém tanto o modo com frequência fm quanto o modo com frequência f2m. O objetivo deste procedimento é fazer uso de um interferômetro não-linear para observar o batimento entre a frequência 2fm (segundo harmônico de fm) e a frequência f2m. O resultado deste batimento gera no fotodetetor um sinal de radio-frequência (RF), sendo um dos termos oscilantes com frequência a igual fo. Este batimento é observado num analisador de espectro de RF. No entanto, mesmo após inúmeras tentativas e modificacões no aparato utilizado, não foi possível observar o sinal que permite medir a frequência fo. Dentre os vários motivos que acreditamos serem responsáveis por não observarmos o batimento em questão, destacamos: i) a baixa potência de luz gerada pela fibra em 1040nm, e ii) uma oscilação ruidosa existente no espectro de RF da luz em 520nm, gerada pelo espalhamento Brillouin na fibra. Acreditamos que uma vez medida a frequência fo, possamos caracterizar o nosso laser de femtossegundos e utilizá-lo como ferramenta para a geração de pentes de freqüências ópticas estáveis

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7716_1.pdf: 2312286 bytes, checksum: f0910837d83d7daa172d70fc8336d5f1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Lasers de femtosegundos operando no regime de travamento de modos têm sua taxa de repetição determinada pelo tempo de ciclo do pulso na cavidade laser (TR = 2L/c). A taxa de repetição de lasers de Ti:safira é tipicamente da ordem de 100 MHz, com TR  10 ns. Com isto TR pode ser menor que os tempos de relaxação da população (T1) e coerência (T2) em meios atômicos, que podem ser da ordem de várias dezenas de nanosegundos, no Rb, por exemplo. O resultado é que a interação de um pulso com o meio atômico ocorre antes que a modificação produzida no sistema pelo pulso anterior tenha decaído completamente, o que produz efeitos interessantes. Neste trabalho, serão apresentados resultados teóricos e experimentais do acoplamento de dois feixes (two-beam coupling) em vapor de Rb, onde são estudadas modificações do sinal detectado na direção do feixe de sonda, após o acoplamento deste com o feixe de bombeio. O experimento é realizado em uma célula contendo átomos de Rb em densidades que variam entre 1012 a 1014 átomos/cm3. No nosso experimento focamos duas transições distintas: 5S 5P1/2 e 5S 5P3/2 5D, onde a primeira corresponde a uma transição de um fóton e a segunda envolve uma transição de dois fótons. No estudo da transição 5S 5P3/2 5D, o efeito de acumulação da população em um sistema de três níveis produz batimentos de 2,11 THz nos sinais de experimentos de fluorescência e two-beam coupling e que são observados em nossos resultados experimentais; além dos efeitos de propagação linear que produzem oscilações do sinal na escala de picosegundos. Também estudamos a transição 5S 5P1/2, que é mais simples de analisar, pois os batimentos em 2,11 THz não estão presentes. Simulações numéricas foram realizadas baseadas em uma teoria de perturbação de terceira ordem para o sistema de dois níveis, levando em conta os efeitos de propagação linear dos pulsos até a região de interação dos dois feixes, mas sem considerar a acumulação. Através desta teoria é possível explicar e compreender melhor algumas das características essenciais presentes nos resultados experimentais