Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2346_1.pdf: 4182931 bytes, checksum: e6066f4fb3b373e3a6ef75a5b6179468 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Transparência eletromagneticamente induzida (EIT) é um efeito óptico coerente gerado por meio de interferência quântica destrutiva. Esse efeito ocorre quando um meio opaco se torna transparente à radiação de um feixe de sonda P, devido à presença de um campo de bombeiamento F. Na literatura, em geral, a EIT é estudada em sistemas de três níveis. Mistura de quatro ondas (MQO) é um processo não linear que ocorre a partir da interação de três campos eletromagnéticos (F, P e B) com um meio atômico, gerando um quarto campo. Em nosso trabalho, investigamos o efeito de EIT e MQO em um sistema de quatro níveis em vapor atômico de césio em temperatura ambiente. A experiência foi realizada utilizando uma configuração de sistema duplo-, em que os dois campos incidentes são sintonizados nas ressonâncias de "crossover"com o auxílio da técnica de absorção saturada. Na experiência de EIT, os feixes são copropagantes e, embora a condição de ressonância Raman seja independente da velocidade atômica, o efeito Doppler desempenha um papel importante no sinal medido experimentalmente. Desta forma, um modelo teórico, baseado no formalismo de matriz densidade, que leva em conta a contribuição de todos os grupos de velocidade, é apresentado para descrever qualitativamente as observações experimentais. Utilizando a configuração de um sistema duplo-descrito acima, realizamos experiências de MQO e, medimos a dependência do sinal gerado como função da potência do feixe F. Nessa configuração, os feixes F e B são contra-propagantes e, devido à seleção de velociade causada pelo efeito Doppler, desenvolvemos um modelo teórico que considera a contribuição de um único grupo de velocidade para obtenção do sinal. Esse modelo reproduz razoavelmente bem as principais características das medidas observadas

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7875_1.pdf: 957397 bytes, checksum: cb1ba821e9bb830d197ce21762031b04 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Neste trabalho, demonstramos como o efeito de transparência induzida eletromagneticamente pode ser aplicado à medida de temperaturas de àtomos frios. O princípio da técnica reside na sensibilidade que esta ressonância apresenta com relação ao ângulo entre os feixes de luz incidentes, no limite de baixas intensidades. Este efeito resulta do deslocamento Doppler residual que surge em uma transição de dois fótons devido ao ângulo introduzido entre os feixes. O método foi demonstrado utilizando um sistema de dois níveis degenerados de átomos de Césio resfriados e aprisionados numa armadilha magneto-óptica. A partir da medida desta dependência angular, foi possível estimar a temperatura da amostra, cujo resultado está em bom acordo com medidas feitas no mesmo sistema utilizando outros métodos

Orientador: Luis Eduardo Evangelista de Araujo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T22:09:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_AntonioAugusto_D.pdf: 11187832 bytes, checksum: 3ffb3d078fef8dd053b760fc0342ec6f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nesta tese apresentamos um estudo teórico da interação coerente entre trens de pulsos ultracurtos e sistemas atômicos simples de dois e três níveis, este último na configuração L. Primeiramente avaliamos a situação em que um trem de pulsos ultracurtos não só sonda um sistema de três níveis na configuração L, mas também leva o átomo à configuração do átomo vestido. Nessas condições estudamos o efeito do acúmulo coerente de excitação na transparência eletromagneticamente induzida (EIT) experimentada pelo trem de pulsos ultra-curtos. Mostramos que os parâmetros do trem de pulsos ( área do pulso, diferença de fase entre pulsos consecutivos e período de repetiçãco dos pulsos) determinam a dinâmica da formação da EIT. Em seguida estudamos os efeitos da propagação do trem de pulsos ultracurtos através de um meio atômico estendido, constituído por sistemas de dois e três níveis na configuraçãco L. Mostramos que no caso em que o meio é constituído por sistemas de dois níveis a frequência central dos pulsos é rapidamente removida devido à propagação, prejudicando o efeito de acúmulo coerente. Já para o meio constituído por sistemas de três níveis o efeito acumulativo é observado e coerência é transferida ao meio, levando a uma sobreposição linear entre os níveis fundamentais, sobreposição esta que está associada à formação da EIT. Após um número suficientemente grande de pulsos o meio se torna transparente aos pulsos subsequentes que se propagam sem sofrer alterações em seu perfil temporal e espectral. Outra situação que estudamos nesta tese é aquela onde o sistema atômico é excitado por um campo contínuo monocromático levando o átomo à configuração do "átomo vestido". Este sistema é, então, investigado por um trem de pulsos ultracurtos. Neste caso mostramos que a utilização do trem de pulsos ultracurtos permite a realização de espectroscopia de alta resolução dos estados atômicos vestidos induzidos pelo campo contínuo monocromático / Abstract: In this thesis we present a theoretical study about the coherent interaction between a train of ultrashort pulses with two- and three-level atomic systems, this last in the L configu-ration. Firstly, we investigated the situation at which a train of ultrashort pulses not only probes the three-level system in the L configuration, but also drives the atom to its dressed configura-tion. Under these conditions, we studied the effects of the coherent accumulation of excitation on the electromagnetically induced transparency (EIT) of the train of ultrashort pulses. We showed that the pulse train parameters (area, repetition period, and phase between successive pulses) play a significant role in establishing EIT. Then, we study the effects of propagation through an extended sample of two- and three-level atoms. We showed that in the two-level case, absorption of the pulse¿s resonant frequency by the atoms quickly compromises the accumulation of excitation. In the three-level case, the accumulative effect occurs, and the pulse train transfers coherence between the two lower states of the atoms, driving population into a dark superposition state. Such a superposition is related to the EIT formation and after a large enough number of pulses, the medium becomes transparent to the driving pulses. Later pulses in the train propagate through the atomic medium with both their amplitude and temporal profile preserved. Another configuration that we investigated in this thesis is that at which the atomic system is excited by a monochromatic cw laser that drives the atom to its dressed configuration. Such a system is then probed by an ultrashort pulse train. In this case, we showed that an ultrashort pulse train can be used to perform high-resolution spectroscopy of dressed atomic states / Doutorado / Física Atômica e Molecular / Doutor em Ciências

Orientador: Luis Eduardo Evangelista de Araujo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T01:12:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_SilvaniaAlvesde_M.pdf: 47841969 bytes, checksum: 80b56cd870f97d9119c7f4935d7685ad (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho estudamos o fenômeno de transparência induzida eletromag-neticamente (EIT) em sistemas de três níveis nas configurações lambda, V e cascata. Nestes sistemas, a transparência de um feixe de prova é induzida por um feixe de acoplamento mais forte. Uma comparação sistemática da largura do sinal de EIT e da dispersão no meio para os três sistemas, usando diferentes valores relativos de comprimento de onda dos dois feixes, é apresentada para meios atômicos alargados inomogeneamente. A dependência da EIT com o ângulo entre os feixes de prova e acoplamento é também investigada. Observamos que, embora os sinais de EIT mais estreitos e profundos, e uma maior inclinação da curva de dispersão sejam obtidos para o sistema lambda, o sistema V é o mais robusto com relação ao ângulo entre os feixes e ao comprimento de onda relativo dos feixes. Por fim, apresentamos os resultados obtidos no experimento realizado em um sistema de 3 níveis na configuração cascata levando em conta os níveis 1S01 1P01 e 1D2em átomos de cálcio, descrevendo o uso inédito da técnica de deteção optogalvânica na observação de EIT. Neste experimento observamos EIT em uma lâmpada de catodo oco de Ca com vapor de fundo de Kr que nos forneceu até 76% de cancelamento da absorção de um laser em 423 nm induzido por um laser amarelo 586 nm forte contrapropagante. EIT neste mesmo sistema cascata considerando uma geometria copropagante dos feixes de laser foi observada / Abstract: In this work we studied the phenomenon of electromagnetically induced trans-parency (EIT) in three level systems in the L, Vee and cascade configurations. In these systems, the transparency of a probe beam is induced by a strong coupling beam. A systematic comparison of the EIT signal width and the dispersion in the medium for the three systems for different relative values of wavelength of the two beams is presented for inhomogeneously Doppler-broadened medium. EIT dependence on the angle between the probe and coupling beams is also investigated. We observe that although the narrowest and deepest EIT signal, and the greatest slope of the dispersion curve are obtained for the L system, the V system is the more robust relative to the angle between the beams and to the relative wavelength of the beams. Finally, we present the results obtained in an experiment in a three level cascade system considering the levels 1S01 1P01 and 1D2 in Ca atoms. We describe, for the first time to our knowledge, the use of the optogalvanic detection technique for observing EIT. In this experiment we observed EIT in a Ca hollow cathode lamp with Kr buffer gas, obtaining up to 76% cancellation of absorption of a blue laser beam (423 nm) induced by a strong and counterpropagating yellow beam (586 nm). EIT in a cascade system considering a copropagating geometry of the laser beams was observed. / Mestrado / Física Atômica e Molecular / Mestre em Física

Orientador: Luís Eduardo Evangelista de Araujo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-18T17:59:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_SilvaniaAlvesde_D.pdf: 4970692 bytes, checksum: f260af26ecacc7e92b1246968850ff9b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nesta tese apresentamos o estudo teórico de grades de difração induzidas em meios atômicos na condição de transparência induzida eletromagneticamente (EIT). As grades atômicas que serão descritas baseiam-se na não-linearidade Kerr gigante exibida pelos átomos sob EIT. No primeiro estudo realizado, a grade atômica é gerada a partir da modulação da não-linearidade Kerr através de uma onda estacionária. Neste estudo, aplicamos a teoria de ondas acopladas, desenvolvida originalmente para grades acústicas e holográficas, para a grade atômica de modo a obter uma expressão analítica para a eficiência de difração em primeira ordem. Altas eficiências de difração de um feixe de prova ressonante são previstas para incidência próxima ao ângulo de Bragg. Em um segundo estudo, descrevemos uma grade atômica do tipo ¿blazed¿ criada através da inserção de uma máscara de intensidade em um dos feixes responsáveis pela não-linearidade Kerr do meio. Eficiências de difração em primeira ordem para o feixe de prova próximas a 100% foram obtidas. Por último, discutimos uma grade de difração induzida na condição de coerência máxima entre os estados fundamentais de um átomo. Esta grade difrata não somente o feixe de prova incidente, mas também um segundo feixe gerado por mistura de quatro ondas. Apesar desta última grade apresentar eficiência de difração muito menor do que as duas grades anteriores, esta grade pode operar em vários comprimentos de onda diferentes, embora envolva sempre um feixe ressonante com alguma transição atômica. Além da contribuição teórica, trabalhos experimentais relacionados à área de aprisionamento e resfriamento de átomos foram realizados. Inicialmente, um experimento de espectrocopia de fotoassociação próximo ao limite de dissociação em uma amostra de 85Rb é apresentado. Em seguida, uma fonte de laser em 423 nm, formada por um laser de Ti-Sa com dobramento intracavidade através de um cristal LBO, que foi construída e estabilizada é descrita / Abstract: In this thesis we present a theoretical study on induced diffraction gratings in atomic media under electromagnetically induced transparency condition. The atomic gratings which will be described are based on the giant Kerr nonlinearity displayed by the atoms under EIT. In the first study, the atomic grating is generated from the modulation of the Kerr nonlinearity through a stationary wave. In this study, we apply coupled wave theory, originally developed for acoustic and holographic gratings, for an atomic grating in such a way that an analytical expression for the first order diffraction is obtained. High diffraction efficiencies of the resonant probe beam are predicted for incidence near Bragg angle. In a second study, we describe a blazed-type atomic grating created through the insertion of an intensity mask in one of the beam responsible for the Kerr nonlinearity of the medium. First order diffraction for the probe beam near 100% efficiency was observed. Finally, we discuss a diffraction grating induced under maximum coherence condition between the ground states of an atom. This grating diffracts not only the probe beam, but also a second beam generated by four wave mixing. Although this last grating shows a diffraction efficiency much smaller than the previous one, this grating can operate in several wavelengths, although involving a beam resonant with an atomic transition. Besides the theoretical contribution, experimental works related to the cooling and trapping of atoms were implemented. Initially, an experiment of photoassociation spectroscopy near the dissociation limit in a sample of cold rubidium atoms is presented. Following, a homebuilt laser source at 423 nm formed by a Ti-Sapphire laser with intracavity frequency doubling through a LBO crystal that was stabilized is described / Doutorado / Física Atômica e Molecular / Doutora em Ciências

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5357.pdf: 11039751 bytes, checksum: 1534d2a0d9db4a8e8f0feb6c57f55080 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / Financiadora de Estudos e Projetos / The simultaneously incidence of two light beams on one or more atoms causes destructive interference of these beams in atomic states causing cancellation of the absorption of one of the incident beams and this phenomenon is called Electromagnetically Induced Transparency (EIT). The main objective of this work is to show that the Electromagnetically Induced Transparency, which is usually studied in the quantum context, can be modeled classically as a function of coupled harmonic oscillators subject to an external force and dissipation. To will establish the classical equivalence, it will be presented the theory of the EIT in diferent quantum systems and also the theory of classic harmonic oscillators. Analogies will be performed comparing the classical and quantum equations of motion obtained for each scheme. For this, we perform the equivalence of EIT in quantum systems as atoms in three levels in Λ configuration, two-level atoms plus a cavity mode and the cavity optomechanics with the classical system of two coupled harmonics oscillator forced and damped. We also analyze the equivalence of two diferent quantum systems: three level atoms plus one cavity mode and four levels atoms in free space with a classical system composed by three coupled harmonic oscilators, forced and damped, in diferent configurations. / A incidência simultânea de dois feixes luminosos em um ou mais átomos provoca a interferência destrutiva desses feixes em um dos estados atômicos causando o cancelamento da absorção de um dos feixes incidentes e esse fenômeno é denominado Transparência Eletromagneticamente Induzida (\Electromagnetically Induced Transparency", EIT). O objetivo principal deste trabalho é mostrar que a Transparência Eletromagneticamente Induzida, que é normalmente estudada no contexto quântico, pode ser modelada classicamente em função de osciladores harmônicos amortecidos forçados e acoplados. Para que a equivalência clássica seja bem fundamentada, será apresentada a teoria da EIT em diversos sistemas quânticos e também a teoria dos osciladores harmônicos clássicos. As equivalências serão realizadas comparando as equações de movimento clássicas e quânticas obtidas para cada regime. Para isso, vamos realizar a equivalência da EIT em sistemas quânticos de átomos de três níveis em configuração Λ, dois níveis atômicos mais um modo da cavidade e a optomecânica de cavidades com o sistema clássico de dois osciladores harmônicos amortecidos forçados e acoplados. Logo após, será analisada a equivalência de dois sistemas quânticos compostos por átomos de três níveis mais um modo da cavidade e átomos de quatro níveis com os sistemas clássicos de três osciladores harmônicos amortecidos forçados e acoplados em diferentes configurações.

Orientador: Luís Eduardo Evangelista de Araujo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:46:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BecerraCastro_EmilioManuel_D.pdf: 3066640 bytes, checksum: 3e7ff0e58dae7364f9f6d0b5f37924eb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste tese apresentamos um estudo teórico dos efeitos de coerência atómica em vapor atómico com o propósito de estudar teoricamente efeitos óticos não-lineares transversais a baixas intensidades de luz. Sob a condição da transparência induzida eletromagneticamente, um meio atómico pode desenvolver não-linearidades óticas gigantes, possibilitando a observação de efeitos óticos não-lineares a baixas intensidades. Investigamos três efeitos transversais: emissão cónica, focalização induzida e feixes de vórtices induzidos eletromagneticamente. Todos estes três efeitos têm origem na modulação de fase cruzada entre um laser de prova e um laser sinal, ambos fracos, com intensidades abaixo da intensidade de saturação das transições às quais estão acopladas. Em emissão cónica, descrevemos a formação de anéis ao redor de um feixe de prova fraco. No estudo de focalização induzida, descrevemos como que a aplicação de uma máscara de intensidade ao feixe sinal pode levar à formação de lentes GRIN no vapor atómico, induzindo à focalização do laser de prova. Por último, estudamos a conversão do feixe de prova em um feixe de vórtice ótico pela aplicação de uma máscara de intensidade espiral ao feixe sinal / Abstract: In this thesis we present theoretical study of the effects of atomic coherence in atomic vapor for the purpose of studying theoretically transverse nonlinear optical effects at low light levels. Under the conditions of electromagnetically induced transparency, an atomic medium can develop giant optical nonlinearities, allowing the observation of nonlinear optical effects to low intensities. We investigate three transverse effects: conical emission, induced focusing and electromagnetically induced vortices. All three of these effects stem from cross-phase modulation between probe and a signal laser, both weak with intensities below the saturation intensity the transitions to they coupled. In conical emission, we describe the formation of rings around a weak probe beam. In the study of induced focusing, we describe how applying an intensity mask to the signal beam can lead to the formation of GRIN lenses the atomic vapor, leading to focusing of the probe laser. Finally, we studied the conversion of the probe beam into an optical vortex beam by applying a spiral intensity mask to the signal beam / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5145.pdf: 3696466 bytes, checksum: a50814528dfffc17767d4ca059a77ac6 (MD5) Previous issue date: 2013-03-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / We investigate in this thesis the control of absorptive optical bistability in a standing wave optical cavity filled with a collection of two and three-level noninteracting atoms weakly coupled to a single electromagnetic mode of a optical resonator. The observed control for the three-level configuration happens under cavity coherent population trapping conditions, it is sensitive to the induced atomic coherence in the system and it can be manipulated through different parameters. We propose some applications presenting a new effect, named by ourselves as complementary optical bistability. It is very interesting to exploit bistability phenomenon to perform bistable cascade devices, such as an optical transistor. We also study the all-optical control of the quantum fuctuations of a beam via a combination of single-atom cavity quantum electrodynamics (CQED) and electromagnetically induced transparency (EIT). Specifically, the EIT control field is used to tune the CQED transition frequencies in and out of resonance with the probe light. In this way, single-photon and two-photon blockade and anti-blockade effects are employed to produce sub-Poissonian and super-Poissonian light fields, respectively. The achievable quantum control paves the way towards the realization of a prototype of a quantum transistor which amplifies or attenuates the noise. Its feasibility is demonstrated by calculations using realistic parameters from recent experiments. / Nesta tese estudamos o controle da biestabilidade óptica absortiva em uma cavidade linear contendo uma coleção de átomos de dois e três níveis não interagentes fracamente acoplados a um único modo do campo. Mostramos que o controle para a configuração atômica de três níveis ocorre apenas nas condições de aprisionamento coerente de população e que o mesmo é sensível à coerência atômica induzida no sistema podendo ser manipulado através de diferentes parâmetros. Propomos algumas aplicações apresentando um efeito novo, o qual denominamos de biestabilidade óptica complementar, muito interessante para explorar dispositivos ópticos biestáveis com funções de cascatabilidade, como um transistor óptico. Estudamos também o controle óptico das flutuações do campo de prova pela combinação do fenômeno de transparência eletromagneticamente induzida para um único átomo no regime de acoplamento forte em eletrodinâmica quântica de cavidades. Especificamente, o campo de controle é utilizado para ajustar as frequências de transição dos estados vestidos ressonantemente ou quase ressonantemente com o campo de prova do sistema. Desta forma, efeitos de bloqueio de um e dois fótons e anti-bloqueio são observados produzindo campos sub- e super-Poissonianos, respectivamente. O controle quântico obtido pode ser promissor para a realização de um protótipo de um transistor quântico que amplifica e atenua flutuações quânticas do campo transmitido pelo sistema. A viabilidade desse dispositivo é demonstrada através de cálculos utilizando parâmetros de experimentos recentes.

Universidade Federal de Uberlândia / In this work we investigate theoretically the dissipative dynamics of exciton states in a system constituted by coupled quantum dots, which in turn exhibit a great flexibility and experimental ability to change their energy spectrum and structural geometry through of external electric fields. In this way, the optical coherent control of charge carriers enables the investigation of several quantum interference process, such as tunneling induced transparency. We investigate the optical response of the quantum dot molecule considering different optical regimes and electric field values, where the tunneling between the dots can establish efficiently quantum destructive interference paths causing significant changes on the optical spectrum. Using realistic experimental parameters we show that the excitons states coupled by tunneling exhibit a controllable and enriched optical response. In this system, we also investigate the entanglement degree between the electron and hole, and we demonstrate through of the control of parameters such as, the applied gate voltage, the incident laser frequency and intensity, the system goes to an asymptotic state with a high entanglement degree, which is robust to decoherence process. / Neste trabalho investigamos teoricamente a dinâmica dissipativa de estados de éxcitons em um sistema formado por pontos quânticos duplos, que por sua vez apresentam uma grande flexibilidade e capacidade experimental em alterar seu espectro de energia juntamente com sua forma estrutural por meio de campos elétricos externos. Deste modo, o controle óptico coerente de portadores de carga nessas nanoestruturas permite a investigação de diversos processos de interferência quântica, tais como transparência induzida por tunelamento. Investigamos a resposta óptica da molécula quântica considerando diferentes regimes ópticos e valores de campo elétrico, nos quais o tunelamento entre os pontos pode estabelecer eficientemente caminhos de interferência quântica destrutiva provocando mudanças significativas no espectro óptico. Usando parâmetros experimentais realísticos mostramos que os estados excitônicos acoplados por tunelamento exibem uma resposta óptica controlável e bastante enriquecida. Neste mesmo sistema, investigamos o emaranhamento entre elétron e buraco, e demonstramos que através do controle de parâmetros tais como, a barreira de potencial aplicada, a frequência e intensidade do laser incidente, o sistema evolui para um estado assintótico com um alto grau de emaranhamento, que se apresenta robusto a processos de decoerência. / Doutor em Física