Neste trabalho pela primeira vez, desaceleramos um feixe de Cs pela Técnica de Sintonia Zeeman. Usamos um laser de diodo contrapropagante ao feixe atômico. Essa técnica se baseia na utilização de um campo magnético de perfil espacial parabólico para compensar o efeito Doppler e manter o átomo ressonante com o laser durante o processo de desaceleração. Conseguimos reduzir a velocidade dos átomos até C 940cm/s. Para medir essa velocidade usamos uma técnica simples, diferente da usual, que utiliza um feixe de prova. Com o nosso magneto, não foi possível desacelerar átomos com velocidade acima de 12000 cm/s. O limite de campo magnético em que tivemos que trabalhar corresponde à campo fraco, para o estado fundamental do Cs. Esse fato acarreta um aumento na probabilidade de ocorrerem transições erradas. Observamos a presença de um intervalo de \\"detuning\\" útil, fora do qual não conseguimos desacelerar. Esse intervalo também está relacionado com o limite máximo de velocidades para que haja desaceleração. Chegamos a esse intervalo através de simulações feitas para encontrar os parâmetros necessários à desaceleração. Os resultados obtidos experimentalmente estão de acordo com o que foi previsto pela simulação. Paralelamente à desaceleração de CS, preparamos os lasers de diodo e reduzimos sua largura de linha. Entretanto não usamos o laser estreito para a desaceleração. A fim de trabalharmos com espectroscopia de alta resolução reduzimos a largura de linha do laser a semicondutor fazendo um acoplamento da cavidade laser com uma cavidade, Fabry-Pérot, externa. Conseguimos estreitar a largura de linha até 500KHz. Esse resultado nos possibilitará investigar as linhas do Cs, aprisionado em um \\"trap\\" magnético-óptico, experimento este que já está em andamento em nosso laboratório
Neste trabalho pela primeira vez, desaceleramos um feixe de Cs pela Técnica de Sintonia Zeeman. Usamos um laser de diodo contrapropagante ao feixe atômico. Essa técnica se baseia na utilização de um campo magnético de perfil espacial parabólico para compensar o efeito Doppler e manter o átomo ressonante com o laser durante o processo de desaceleração. Conseguimos reduzir a velocidade dos átomos até C 940cm/s. Para medir essa velocidade usamos uma técnica simples, diferente da usual, que utiliza um feixe de prova. Com o nosso magneto, não foi possível desacelerar átomos com velocidade acima de 12000 cm/s. O limite de campo magnético em que tivemos que trabalhar corresponde à campo fraco, para o estado fundamental do Cs. Esse fato acarreta um aumento na probabilidade de ocorrerem transições erradas. Observamos a presença de um intervalo de \"detuning\" útil, fora do qual não conseguimos desacelerar. Esse intervalo também está relacionado com o limite máximo de velocidades para que haja desaceleração. Chegamos a esse intervalo através de simulações feitas para encontrar os parâmetros necessários à desaceleração. Os resultados obtidos experimentalmente estão de acordo com o que foi previsto pela simulação. Paralelamente à desaceleração de CS, preparamos os lasers de diodo e reduzimos sua largura de linha. Entretanto não usamos o laser estreito para a desaceleração. A fim de trabalharmos com espectroscopia de alta resolução reduzimos a largura de linha do laser a semicondutor fazendo um acoplamento da cavidade laser com uma cavidade, Fabry-Pérot, externa. Conseguimos estreitar a largura de linha até 500KHz. Esse resultado nos possibilitará investigar as linhas do Cs, aprisionado em um \"trap\" magnético-óptico, experimento este que já está em andamento em nosso laboratório
Neste trabalho pela primeira vez, desaceleramos um feixe de Cs pela Técnica de Sintonia Zeeman. Usamos um laser de diodo contrapropagante ao feixe atômico. Essa técnica se baseia na utilização de um campo magnético de perfil espacial parabólico para compensar o efeito Doppler e manter o átomo ressonante com o laser durante o processo de desaceleração. Conseguimos reduzir a velocidade dos átomos até C 940cm/s. Para medir essa velocidade usamos uma técnica simples, diferente da usual, que utiliza um feixe de prova. Com o nosso magneto, não foi possível desacelerar átomos com velocidade acima de 12000 cm/s. O limite de campo magnético em que tivemos que trabalhar corresponde à campo fraco, para o estado fundamental do Cs. Esse fato acarreta um aumento na probabilidade de ocorrerem transições erradas. Observamos a presença de um intervalo de \"detuning\" útil, fora do qual não conseguimos desacelerar. Esse intervalo também está relacionado com o limite máximo de velocidades para que haja desaceleração. Chegamos a esse intervalo através de simulações feitas para encontrar os parâmetros necessários à desaceleração. Os resultados obtidos experimentalmente estão de acordo com o que foi previsto pela simulação. Paralelamente à desaceleração de CS, preparamos os lasers de diodo e reduzimos sua largura de linha. Entretanto não usamos o laser estreito para a desaceleração. A fim de trabalharmos com espectroscopia de alta resolução reduzimos a largura de linha do laser a semicondutor fazendo um acoplamento da cavidade laser com uma cavidade, Fabry-Pérot, externa. Conseguimos estreitar a largura de linha até 500KHz. Esse resultado nos possibilitará investigar as linhas do Cs, aprisionado em um \"trap\" magnético-óptico, experimento este que já está em andamento em nosso laboratório
O trabalho trata da desaceleração de feixes de átomos neutros de Sódio, pela técnica de sintonia Zeeman. O processo de desaceleração é estudado em detalhes e demonstrado com a utilização de um único laser. É feito o estudo do seguimento adiabático do átomo em relação ao campo magnético e demonstrada sua importância no processo de produção de fluxos intensos de átomos lentos. A posição em que os átomos param foi modificada, através da mudança do perfil do campo magnético onde os átomos se movimentam, levando-os para uma região de fácil acesso. A forma peculiar da distribuição espacial dos átomos ao atingirem o repouso é explicada e, finalmente, é estudada a focalização dos átomos, através de um campo magnético hexapolar, e o aprisionamento de átomos em uma armadilha magnética
O trabalho trata da desaceleração de feixes de átomos neutros de Sódio, pela técnica de sintonia Zeeman. O processo de desaceleração é estudado em detalhes e demonstrado com a utilização de um único laser. É feito o estudo do seguimento adiabático do átomo em relação ao campo magnético e demonstrada sua importância no processo de produção de fluxos intensos de átomos lentos. A posição em que os átomos param foi modificada, através da mudança do perfil do campo magnético onde os átomos se movimentam, levando-os para uma região de fácil acesso. A forma peculiar da distribuição espacial dos átomos ao atingirem o repouso é explicada e, finalmente, é estudada a focalização dos átomos, através de um campo magnético hexapolar, e o aprisionamento de átomos em uma armadilha magnética
Neste trabalho estudamos o efeito de um campo magnético oscilante sobre uma transição de dois fótons em átomos de Rubídio, quando excitados por um laser de Titânio-safira de femtosegundos. Os átomos, na forma de vapor, na proporção isotópica natural, estão contidos em uma célula fechada, a qual é aquecida por pequenas bobinas que são alimentadas por uma corrente variável (ac). Com o comprimento de onda central do laser em 778 nm, os átomos são excitados do estado 5S para o estado 5D e depois podem decair para o estado fundamental via o estado 6P, emitindo um feixe em 420 nm co-propagante ao do bombeio. A oscilação da corrente nas bobinas gera um campo magnético variável no tempo cujo efeito sobre os átomos se manifesta em oscilações no sinal analisado em 420 nm. Como os estados envolvidos no processo de excitação, 5S-5P-5D, têm tempo de vida muito maior que a separação temporal entre os pulsos do laser, podemos considerar que os átomos interagem, não com um único pulso, mas com um pente de frequências. Isto nos permite tratar o processo de excitação como sendo realizado por um grande número de lasers contínuos e considerar o efeito Zeeman devido à presença do campo magnético. No regime estacionário, a absorção de dois fótons pode ocorrer através de um processo direto ou em duas etapas. No processo de absorção direto, com dois fótons simultâneos e um nível virtual, a variação na intensidade do sinal na presença do campo magnético é muito pequena, devido ao alargamento Doppler, e não consegue explicar a variação no sinal observada. Já no processo de absorção em duas etapas, que têm três níveis reais, ressonante com o nível intermediário 5P, temos uma condição de dupla ressonância, a qual deixa de ser satisfeita quando o campo magnético muda a energia dos subníveis Zeeman. Embora os átomos apresentem uma distribuição de velocidades descrita por uma função Gaussiana, os resultados experimentais são bem descritos quando consideramos uma probabilidade de transição, para a dupla ressonância, dada por uma função Lorentziana. Também mostramos que, para campos magnéticos pequenos, da ordem do campo gerado pelas bobinas ao redor da célula, é a largura de linha do nível superior 5D5/2 que governa esta probabilidade de transição.
Sistemas atômicos coerentemente preparados podem dar origem a fenômenos interessantes e inesperados como, por exemplo, a transparência eletromagneticamente induzida (EIT). Em tal fenômeno, um meio absorvente pode se tornar transparente mediante uma interação coerente com campos de radiação laser. Este efeito pode ser interpretado como a criação de uma superposição coerente dos níveis atômicos fundamentais que não é acoplada ao estado excitado pelos campos incidentes. Em publicação recente, foi investigado o fenômeno de EIT na presença de um campo magnético dc externo e foi demonstrado que este sistema além de cancelar a absorção do feixe de prova pode também amplificar o feixe de prova incidente levando a um novo mecanismo de ganho. No presente trabalho estendemos a investigação deste mecanismo de ganho explorando o efeito de uma cavidade óptica no aumento do ganho e finalmente alcançando a oscilação laser em tal sistema. O experimento é realizado com átomos frios de césio obtidos a partir de uma armadilha magneto-óptica (MOT). Usamos os subníveis Zeeman da transição cíclica do césio 6S1/2, F = 3 → 6P3/2 , F ′ = 2, que é excitada por dois feixes coerentes, o feixe de controle e o feixe de prova com polarizações circulares e opostas, na presença de um campo magnético dc externo. Este sistema pode produzir ganho óptico de passagem única da ordem de 80-100% para valores moderados do campo magnético e da potência do feixe de controle. Em um primeiro conjunto de medições, foi investigado o aumento do ganho produzido por uma cavidade óptica em anel com diferentes perdas e finesses. Para uma cavidade de baixa finesse com um espelho de refletividade R = 70% medimos a amplificação do feixe de prova para diferentes parâmetros experimentais, e um aumento da ordem de 14 vezes no ganho óptico foi observado. Além disso, atingimos a oscilação laser quando uma cavidade óptica de alta finesse com espelho de refletividade R = 99,9% foi usada. Neste caso, mesmo quando o feixe de prova incidente é bloqueado, a auto-oscilação do sistema é observada quando a cavidade é varrida para sua frequência de ressonância. Estas observações constituem uma demonstração de um novo sistema de laser operando em átomos frios e na dissertação, iremos discutir suas possíveis aplicações.
Neste trabalho, abordamos o desenvolvimento de um sistema experimental para resfriamento laser e aprisionamento magneto-optico de atomos de calcio, o desenvolvimento de fontes laser empregadas nesse sistema, bem como estudos espectroscopicos de transicoes desse elemento em descargas eletricas de catodo oco. No caso do calcio, a transicao optica mais eficiente para a manipulacao do movimento dos atomos por pressao de radiacao e a 1 S0-1 P1 em 423 nm. Uma das fontes de radiacao laser que desenvolvemos para esse comprimento de onda consiste de um laser de Ti:Safira estabilizado e duplicado em frequencia. A frequencia desse laser e travada a ressonância de uma cavidade de Fabry-Perot de referencia.
O segundo harmonico do laser e gerado por conversao nao-linear em um cristal de niobato de potassio situado em uma cavidade externa de amplificacao. Investigamos o uso de lâmpadas de catodo oco de calcio como ferramentas espectroscopicas de alta resolucao. A variacao na impedância da descarga eletrica que ocorre com a excitacao laser, o efeito optogalvânico, e uma tecnica de alta sensibilidade que simplifica consideravelmente a deteccao e a sintonia em transicoes atomicas muito fracas como a 1 S0-3 P1 em 657 nm. O sistema de resfriamento e aprisionamento de atomos de calcio e o ultimo topico abordado neste trabalho. Nesse sistema, atomos provenientes de um feixe atomico termico sao resfriados pela tecnica de desaceleracao Zeeman e entao capturados em uma armadilha magneto-optica. Empregamos um esquema alternativo de desaceleracao Zeeman que usa um feixe laser com a mesma frequencia dos feixes da armadilha. Estudamos a variacao do numero estacionario de atomos aprisionados com varios parâmetros, como o gradiente de campo magnetico, a dessintonia e a intensidade dos feixes laser de aprisionamento e desaceleracao. Analisamos tambem a evolucao temporal do numero de atomos aprisionados. Esse estudo mostrou que o tempo de armazenamento na armadilha e limitado por perdas devido ao bombeamento optico de niveis metaestaveis do calcio. Essas perdas por bombeamento optico sao muito maiores do que as perdas decorrentes de colisoes binarias entre os atomos frios. Nesse regime, o comportamento nao-exponencial do numero de atomos torna-se muito dificil de ser observado. Todavia, constatamos que e possivel extrair informacoes relativas a taxa de perdas por colisoes frias comparando as constantes de tempo exponenciais das curvas de carga e descarga
Abstract