Estudamos a espectroscopia de correlação de intensidade de dois feixes laser com excesso de ruído de fase em condição de transparência eletromagneticamente induzida (EIT) em átomos frios de rubídio. Em particular, analisamos três aspectos da espectroscopia de corre-lação. O primeiro, no âmbito teórico, corresponde ao tratamento perturbativo da dinâmica atômica para o cálculo do espectro de correlação. Mostramos que, para campos com baixo ruído de fase, o termo a primeira ordem da expansão é suficiente para descrever completamente a correlação do sistema. No entanto, para campos que apresentam excesso de ruído de fase, observamos que é necessário considerar os termos de ordem superior para obtermos uma descrição completa do sistema. A abordagem perturbativa nos permite ter uma expressão analítica que relaciona o espectro de correlação no domínio das frequências com as propriedades de absorção e dispersão associadas ao meio atômico.\\\\ No âmbito experimental, analisamos duas situações diferentes para a espectroscopia de correlação. A primeira foi a espectroscopia de correlação para diferentes valores de dessintonia de frequência com relação à ressonância atômica. Mostramos pela primeira vez que a correlação apresenta ressonâncias na frequência das bandas laterais enquanto os campos estiverem dessintonizados fora da largura espectral dada pela emissão espontânea. Nossos resultados experimentais são descritos de maneira satisfatória pelo modelo perturbativo para a correlação definida no domínio da frequência. Além disso, mostramos que em certas condições, o modelo perturbativo se reduz ao nosso modelo heurístico para a função de correlação $g^2(0)$ no domínio do tempo, sendo ela uma aproximação válida para descrever correlação entre os campos.\\\\ O terceiro aspecto estudado neste trabalho se refere aos efeitos dinâmicos sobre a espectroscopia de correlação. Investigamos como a evolução transiente do sistema atômico, devido às forças de espalhamento que a luz exerce sobre os átomos, induz a uma assimetria espectral na correlação, se apresentando assim, como um efeito de ``histerese\". No entanto, para campos dentro da janela de transparência, mostramos que o sistema é insensível ao efeito de tais forças. Esta é a primeira observação do efeito dinâmico sobre a espectroscopia de correlação. Assim, mostramos que a espectroscopia de correlação se torna um ferramenta de alta precisão para detectar efeitos dinâmicos nos átomos frios, pois tais efeitos escapam da simples observação quando é feita a espectroscopia de transmissão padrão. / We studied the intensity correlation spectroscopy of two lasers beams with excess of phase noise in electromagnetically induced transparency (EIT) condition in cold rubidium atoms. In particular, we analyzed three aspects of correlation spectroscopy. In the first one, as a theoretical approach, I proposed a perturbative treatment for the atomic dynamics in order to calculate the correlation spectrum. We show that for electromagnetic fields with low phase noise, the first order term of the expanssion is sufficient for a complete description of the system. However, when the fields present excess of phase noise, it is shown that higher order terms are necessary to describe the system completely. The perturbative approach allows the contruction of an analytical expression which maps the correlation spectrum in the frequency domain, with the absorptive and dispersive properties of the atomic medium.\\\\ In the experimental part, we analyze two different situations for the correlation spectroscopy. In the first one, was the correlation spectroscopy for different values of frequency detuning with respect to the atomic resonance. We show for the first time that the correlation has resonances at the exactly sideband\'s frequencies, if the light fields optical frequencies are detuned from the natural spectral width given by the spontaneous emission. Our experimental results are described satisfactorily by the perturbative model for the correlation set in the frequency domain. Furthermore, we show that under certain conditions, the perturbative contains our heuristic model for the correlation function $g^2(0)$ in the time domain, and it is a valid approximation to describe correlation between fields.\\\\ The third aspect studied in this work refers to the dynamical effects on the correlation spectroscopy. We investigate the transient evolution of the atomic system due to the scattering forces that light exerts on the atoms, inducing a spectral asymmetry in the correlation, appearing as an \'\'hysteresis effect\". However, for fields within the transparency window, we show that the system is insensitive to the effect of such forces. This is the first observation of the dynamical effect in the correlation spectroscopy. Thus, we show that correlation spectroscopy becomes a high-precision tool to detect dynamical effects in cold atoms, because such effects escape from the simple observation in the standard transmission spectroscopy.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-26042016-155516 |
| Date | 04 April 2016 |
| Creators | Florez, Hans Marin |
| Contributors | Martinelli, Marcelo |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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