Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5441449 bytes, checksum: 38950c6d2ffc32a9b188f9e51b8fea91 (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we investigate the transmission in an optical cell containing an atomic vapor, when a laser is tuned to the wings of the Doppler line, presenting inhomogeneous broadening. The experiment is designed to detect the transmission of a laser beam through a an atomic cesium vapor within a quartz cell. Due to the high atomic density in the 1 mm cell, the laser beam is totally absorbed at resonance. On the other hand, when the detuning by few GHz from the center of the line an oscillatory signal is observed as a function of the laser frequency. The amplitude of the transmission signal varies linearly with the laser intensity. These oscillations exhibit diferent behavior as we change some parameters of the system, and the rate of the oscillations vary with laser detuning and on the atomic density. The phase of the transmited field is also sensitive to the angle of incidence of the laser beam in the cell, which allows to vary the lineshape of the signal without changing the parameters of the laser (intensity, frequency, ...) or atomic vapor. Out of resonance with the atomic vapor, the parallel windows of commercial optical cell cavity works as a low finesse Fabry-Pérot with a free spectral range of 150 GHz. However, in resonance, the optical path of the cavity changes varies with frequency due to the dispersive response of the atomic vapor. This study experimentally characterized the transmission signal through a cavity containing resonant vapor as a function of intensity and frequency of the laser, as well as its dependence on the angle of incidence of the beam. A numerical model that allows to determine the collisional broadening of the atomic vapor adjusting the spectral curves of the transmission signal was developed. As an application, exploring the oscillations in the wings of the resonance, we can lock the laser frequency at a few GHz off the center of the atomic resonance. The lock was performed in the frequency range between 0,8 GHz and 2,4 GHz from the center of the D2 line of cesium. To characterize the locking stability we measure the optical beat signal between two similar experiments, using the same locking technique. / Nesse trabalho investigamos a transmissão em uma célula ótica contendo um vapor atômico, quando um laser esta sintonizado nas asas da linha Doppler, em condições de forte alargamento inomogêneo. A experiência desenvolvida consiste na detecção da transmissão de um feixe laser através de uma célula de quartzo contendo vapor de átomos de césio. Devido a sua alta densidade atômica, na ressonância, o feixe laser é totalmente absorvido na célula de 1 mm de comprimento, por em para dessintonizações de alguns GHz do centro da linha observamos um sinal oscilante em função da frequência, onde a amplitude varia linearmente com a intensidade do laser. Essas oscilações" apresentam comportamento distinto a medida que mudamos alguns parâmetros do sistema. O período das oscilações depende da dessintonização da ressonância e da densidade atômica. A fase do sinal de transmissão também e bastante sensível ao ângulo de incidência do feixe laser na célula, o que permite variar a forma de linha do sinal de estudo sem modificar os parâmetros do laser (intensidade, frequência,...) ou do vapor atômico. Na ausência do vapor atômico, as janelas paralelas da célula ótica comercial agem como uma cavidade de Fabry-Pérot de baixa nesse com um faixa espectral livre de 150 GHz. Na presença do vapor atômico, devido a sua resposta dispersiva, o percurso óptico da cavidade varia com a frequência. Nesse estudo, caracterizamos experimentalmente o sinal de transmissão dessa cavidade contendo vapor ressonante como função da intensidade e da frequência do laser, assim como do angulo de incidência do feixe. Foi desenvolvido um modelo numérico que permite determinar o alargamento colisional do vapor atômico, através de ajuste das curvas espectrais do sinal de transmissão experimental. Como uma aplicação, explorando as oscilações nas asas da ressonância, pudemos travar a frequência do laser sintonizada a alguns GHz fora da ressonância atômica. O travamento foi realizado em frequências na faixa entre 0; 8 GHz e 2; 4 GHz do centro da linha D2 do césio. Para caracterização do travamento do laser, foi feito um batimento óptico entre os sinais de dois experimentos similares, utilizando a mesma técnica de travamento.

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-07T14:07:13Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Allan Johnes de Almeida.pdf: 9151346 bytes, checksum: a11d1788f243fa1edac133c17f6affef (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-07T14:07:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Allan Johnes de Almeida.pdf: 9151346 bytes, checksum: a11d1788f243fa1edac133c17f6affef (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / CAPES / As mem orias oticas coerentes via EIT (transpar^encia eletromagneticamente induzida) fazem uso direto da troca entre coer^encia otica e coer^encia at^omica entre estados com longos tempos de vida e t^em sido largamente estudadas em diferentes sistemas at^omicos. Neste regime e poss vel armazenar um pulso de luz na coer^encia at^omica induzida pelos campos ("escrita"), e recuper a-lo posteriormente com a incid^encia de um campo de "leitura". O tempo de armazenamento est a diretamente associado a taxa de descoer^encia at^omica, que para o caso de feixes colineares, determina tamb em a largura espectral do sinal de EIT. Por outro lado, a exist^encia de um pequeno ^angulo entre os feixes incidentes (campos de escrita) leva a um forte alargamento do sinal de EIT e consequentemente uma alta taxa de descoer^ encia devido ao movimento at^omico. Neste trabalho investigamos experimentalmente, de forma sistem atica, o processo de armazenamento de luz em fun c~ao do ^angulo entre os feixes incidentes e relacionamos o tempo de armazenamento medido com a correspondente largura espectral do sinal de EIT.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5247280 bytes, checksum: a825d4cf1e9d423d3daa9794ddd2962e (MD5) Previous issue date: 2013-07-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The response of a material to an incident radiation can be described in terms of the susceptibility of the medium. In an atomic vapor, this susceptibility strongly depends on the frequency of the radiation and can vary over several orders of magnitude near the resonance. When a material is illuminated by light whose electric field is intense, the Kerr effect may become significant, showing a linear variation of the refractive index as a function of the intensity of the laser beam. Several techniques allow the measurement of this nonlinear effect. One of the simplest and most accurate is the z-scan technique. It consists in moving the medium to be probed along the axis of a focused laser beam. The transmittance through an aperture is measured as a function of the cell position and the obtained curve allows one to determine the nonlinear refractive index (n2) of the material. In this work, we investigate the nonlinear refractive index of a vapor of cesium atoms. We used the z-scan technique for various detunings around the Cs D2 transition (wavelength at 852 nm). To monitor the frequency of the laser, we simultaneously used an auxiliary saturated absorption setup and a Fabry-Perot analyzer. Through simple relationships between n2 and the aperture transmittance, we obtained a value for n2 as a function of the laser detuning. A theoretical model was developed to be compared to our experimental results. We used the density matrix formalism to calculate n2, taking into account the velocity distribution of the atoms in the calculation of the matrix elements. We started by treating the atoms as two-level systems, which allows us to test different limits of velocity integration. We then carried out a more realistic model for the D2 line of Cs, considering one fundamental level and three excited levels. We showed that for each hyperfine transition, the third-order fundamental-excited coherence depends on the population of the excited states as well as on the coherence created between the excited levels. To our knowledge, our experimental results are the first measurements of n2 for a cesium vapor, using the z-scan technique. The measured values of n2 are consistent with our theoretical calculations. / A resposta de um meio material à radiação incidente pode ser descrita em termos da susceptibilidade ótica desse meio. Em vapores atômicos, essa susceptibilidade depende fortemente da freqüência da radiação e pode variar, em torno da ressonância, por várias ordens de grandeza. Quando um material é iluminado por um feixe de luz cujo campo elétrico é muito intenso, evidencia-se o efeito Kerr, ou seja, o próprio índice de refração do material varia linearmente com a intensidade do feixe laser. Para medir esse efeito não linear da polarização do material, existem varias técnicas na literatura. Uma das mais simples e precisa é a varredura z (z-scan). O z-scan consiste em deslocar o meio a ser estudado ao longo do eixo de um feixe laser focalizado. Mede-se então a transmitância através de uma abertura, em função da posição da célula. A partir dessa curva de transmitância, é possível determinar o índice de refração não linear do material. Neste trabalho, investigamos a dependência espectral do índice de refração não linear do vapor atômico de césio. Realizamos experimentos com a técnica z-scan para várias dessintonizações na linha D2 (comprimento de onda de 852 nm). O monitoramento da freqüência do laser é feito através de uma montagem auxiliar de absorção saturada e de uma cavidade Fabry-Pérot. Utilizando relações simples entre n2 e a transmitância na abertura, obtivemos um valor de n2 para cada dessintonização. Para interpretar os resultados experimentais, usamos o formalismo de matriz densidade para calcular teoricamente o n2. No cálculo dos elementos da matriz densidade, deve-se levar em consideração a distribuição de velocidades dos átomos. Iniciamos nosso modelo tratando os átomos como sistemas de dois níveis, com o objetivo de compreender os diferentes limites da integração em velocidade. Em seguida passamos para um modelo mais realista para a linha D2 do Cs envolvendo um nível fundamental e três excitados. Mostramos que, para cada transição hiperfina, a coerência fundamental-excitada de terceira ordem depende de efeito de população dos estados excitados e da coerência criada entre eles. Nossos resultados experimentais são, até onde sabemos, as primeiras medidas usando z-scan para a obtenção do indice de refração de vapor de césio. Os valores medidos de n2 são condizentes com os nossos cálculos teóricos.