Neste trabalho, apresentamos a construção e caracterização de uma Armadilha Magneto-Óptica (AMO) para átomos neutros de Rubídio. Esta AMO usa fundamentalmente a força de radiação de três pares de feixes contrapropagantes, que se interceptam na origem de uma região onde um campo magnético quadrupolar é aplicado. Implementamos uma montagem para a geração de pares de fótons individuais a partir de ensembles atômicos como proposto no protocolo de informação quântica DLCZ. No desenvolvimento deste trabalho, montamos o sistema de vácuo e a câmara de vácuo onde é gerada a nuvem de átomos aprisionados. Fizemos a construção, sintonia e chaveamento dos feixes de resfriamento, e dos feixes usados no experimento de geração de fótons; chamados de escrita e leitura. Para a caracterização da AMO, fizemos medidas do número de átomos, e medidas da densidade da nuvem, calculando a profundidade óptica. Utilizando um método baseado em espectroscopia de micro-ondas, o qual foi implementado pela primeira vez em nosso grupo, fizemos o cancelamento de campos magnéticos espúrios atuando sobre a AMO.
Neste trabalho, apresentamos a construção e caracterização de uma Armadilha Magneto-Óptica (AMO) para átomos neutros de Rubídio. Esta AMO usa fundamentalmente a força de radiação de três pares de feixes contrapropagantes, que se interceptam na origem de uma região onde um campo magnético quadrupolar é aplicado. Implementamos uma montagem para a geração de pares de fótons individuais a partir de ensembles atômicos como proposto no protocolo de informação quântica DLCZ. No desenvolvimento deste trabalho, montamos o sistema de vácuo e a câmara de vácuo onde é gerada a nuvem de átomos aprisionados. Fizemos a construção, sintonia e chaveamento dos feixes de resfriamento, e dos feixes usados no experimento de geração de fótons; chamados de escrita e leitura. Para a caracterização da AMO, fizemos medidas do número de átomos, e medidas da densidade da nuvem, calculando a profundidade óptica. Utilizando um método baseado em espectroscopia de micro-ondas, o qual foi implementado pela primeira vez em nosso grupo, fizemos o cancelamento de campos magnéticos espúrios atuando sobre a AMO.
Neste trabalho apresentamos a construção e caracterização de uma armadilha magneto-óptica, a qual utilizamos para aprisionamento de átomos de Rb. Após a construção da armadilha e sua caracterização, fizemos experimentos para estudar os efeitos da luz de banda larga sobre os átomos aprisionados. Para esse estudo, utilizamos lâmpadas incandescentes que possuem um espectro largo de comprimentos de onda. Verificamos que em uma armadilha com 109 átomos aprisionados, a luz de banda larga aumenta a fluorescência emitida pela nuvem de átomos, tendo fortes indícios que isto representa efetivamente um aumento na eficiência da armadilha. No entanto, com os experimentos que fizemos, não podemos distinguir se essa diferença é referente a um aumento de átomos aprisionados ou apenas espalhamento de luz causado pelo aumento da intensidade de luz incidida sobre a nuvem. Fizemos então uma comparação da resposta dos átomos, frente a variações na intensidade dos feixes de laser utilizados para o aprisionamento. Por motivos que serão discutidos neste trabalho, refizemos esse estudo com um número menor de átomos aprisionados, 108 átomos, e verificamos que o aquecimento das lâmpadas reflete no aumento das perdas na armadilha, diminuindo então o número de átomos aprisionados. Isto nos levou a fazer um estudo sobre a dinâmica das colisões presentes na armadilha, para entendermos a influência da temperatura na eficiência da armadilha. Verificamos que um pequeno aumento uniforme na temperatura da câmara levaria a grandes perdas na armadilha, mas o aumento da temperatura causado pelas lâmpadas é um aumento local, e gera um processo de desgaseificação da câmara, aumentando a quantidade de átomos, "diferentes de Rb", presentes no vapor de fundo.
Neste trabalho é apresentada a construção da montagem de um sistema experimental para resfriar átomos de estrôncio.A construção do sistema está focada no estudo do espalhamento coletivo em nuvens atômicas frias e ultrafrias por meio da teoria de Mie.O estrôncio é um elemento que conta com dois estágios de resfriamento, o primeiro utilizando a transição forte entre estados singletos 1 S 0 -1 P 1 de Γ = 23)ߨ2( ,ݖܪܯ e o segundo com uma transição fraca entre estados singleto e tripleto 1 S 0 -3 P 1 de Γ = )ߨ2( 7.5 .ݖܪܯ O objetivo deste trabalho é a construção do sistema para resfriar átomos de estrôncio utilizando a primeira transição.A construção do sistema se apresenta em várias partes, primeiro a construção do um forno como fonte de vapor de estrôncio, onde o estrôncio metálico é aquecido até uma temperatura ܶ = 600 ℃.O forno conta com um sistema de microtubos encarregados de colimar o feixe atômico, estes microtubos tem um diâmetro interno ܦ ≈ 180μ݉ e um comprimento de 8 mm.Depois da implementação do forno e do sistema de microtubos foi medido o perfil de velocidades transversais e a divergência do feixe atômico que sai do forno.A largura tem um valor ݓ = 801)ߨ2( ݖܪܯ e a divergência do feixe de ߙ ≈ 4,12.A segunda parte do sistema conta com a construção do desacelerador Zeeman, responsável por desacelerar os átomos do feixe atômico utilizando um feixe laser contrapropagante de ߣ = 461 ݊݉ , circularmente polarizado e com uma dessintonização utilizada, após a caracterização do sistema, de Δ = 085)ߨ2-( .ݖܪܯ Os átomos sentiram os efeitos da força de pressão radiativa dentro de um tubo de comprimento de 0,28m.Para compensar o efeito Doppler causado pelo movimento dos átomos foi utilizado um arranjo de bobinas em configuração "spin flip" para gerar o campo.A terceira e principal parte do sistema foi a construção da armadilha magnetoóptica (AMO).Onde os átomos que saem do desacelerador Zeeman são confinados e resfriados pela combinação de seis feixes contrapropagantes, dos quais três são retrorefletidos utilizando a transição Γ = 23)ߨ2( ݖܪܯ .A dessintonia dos feixe após da caracterização do sistema foi de Δ = 93)ߨ2-( .ݖܪܯ Depois da construção do sistema foi feita a primeira caracterição da armadilha magneto-óptica de átomos de estrôncio 88 em nosso grupo, onde obtivemos a temperatura dos átomos na armadilha para o eixo vertical da expansão foi de ܶ = ܭ݉7.4e para o eixo horizontal de ܶ ு = 4 .ܭ݉ Também foi medido o tempo de carga dos átomos na armadilha ݐ = ݏ51.0como bombeamento óptico de estado 3 P 2 -3 D 2 .O tempo de vida foi de 0.3 ݏ ݁ 0.03 ݏ com e sem bombeamento óptico, respectivamente.
Neste trabalho serão apresentadas as minhas contribuições na montagem de uma armadilha magneto-óptica (AMO), focadas no cancelamento de campos magnéticos espúrios na região da armadilha. Para que os átomos sejam armadilhados usamos um campo magnético inomogêneo que, junto com três feixes de laser contrapropagantes de polarizações circulares opostas, resfriam e aprisionam os átomos graças a uma força viscosa e restauradora. Para gerar esse campo inomogêneo contruímos um par de bobinas circulares que gera um campo nulo em sua região central e um circuito de chaveamento de vários ampéres, que garante que ao ser desligado o campo magnético gerado por essas bobinas decaia rapidamente e não interfira nos níveis de energia dos átomos. Para prevenir descoerência precisamos cancelar os campos magnéticos espúrios na região da armadilha e para isso utilizamos três pares de bobinas quadradas e um circuito de corrente que as alimenta. Esse circuito muda a corrente em cada par de bobinas compensando campos DC. Conseguimos cancelar campos magnéticos indesejáveis com esse circuito até o nível de 23 mG, mas os resultados de medidas de espectroscopia de micro-ondas no sistema nos sugeriu uma melhora para esse circuito. Então montamos um novo modelo de fonte que agora muda a corrente em cada bobina de um par de forma independente.
Neste trabalho apresentamos o estudo da variação da temperatura cinética de átomos aprisionados magneticamente bombeados por campos eletromagnéticos externos. Aprisionamos átomos de Sódio em uma armadilha magnética de quadrupolo e submetemos esses átomos a um campo magnético externo oscilante. Medimos a temperatura e o número dos átomos remanescentes na armadilha a partir de imagens de tempo de vôo. O processo de medida consiste em desligar a armadilha, deixando a nuvem atômica expandir balisticamente e então fazer uma imagem da fluorescência desses átomos gerada por um pulso de luz próximo da ressonância atômica. Do tamanho da nuvem e do número de fótons capturados podemos obter a temperatura e o número de átomos da amostra. Observamos um significativo resfriamento para algumas freqüências de oscilação do campo externo e posterior aquecimento para freqüências um pouco maiores. Observamos ainda simultaneamente ao resfriamento uma grande perda de átomos da armadilha. Por fim, apresentamos algumas simulações numéricas que reproduzem o fenômeno observado, bem como um modelo que explica os experimentos baseado em excitação seletiva dos átomos confinados pelo campo magnético externo.
Neste trabalho apresentamos a caracterização de uma armadilha magneto ótica de átomos de Rb construída em nosso laboratório, juntamente com o seu princípio de funcionamento. O resfriamento é feito com lasers de diodo e tem como mecanismo básico a força de pressão de radiação, que é gerada pelos processos de absorção e emissão de fótons, juntamente com a ação de um campo magnético e a polarização dos feixes. O sistema consiste em três pares de feixes contrapropagantes nas direções x, y e z, com polarizações s+ e s, e um campo magnético que varía linearmente no espaço. Conseguimos armadilhar aproximadamente 108 átomos com um tempo de carga da ordem de 2 seg. Em paralelo realizamos medidas de mistura de quatro ondas degenerada em um vapor de átomos de Rb, na configuração de feixes quase-copropagantes. O sinal gerado no processo não linear foi estudado em função da frequência de um dos feixes enquanto o outro tinha sua frequência fixa; e se mostrou independe de qual dos feixes esta sendo sintonizado. Medidas simultâneas da transmissão do feixe de prova indicam que o processo não linear ocorre só na transição cíclica e envolve o grupo de átomos selecionados pelo feixe de frequência fixa.
As armadilhas magneto-ópticas resfriam e aprisionam átomos em uma determinada região, formando nuvens de átomos frios. Conforme a configuração da armadilha, pode-se obter nuvens em diferentes geometrias, como esféricas ou em forma de anel. As armadilhas tem uma grande gama de aplicações, como a construção de relógios atômicos, a obtenção do condensado de Bose-Einstein e o estudo de colisões, no qual a geometria em anel se torna interessante para o estudo em baixas dimensões. Para conhecer os parâmetros da armadilha é necessário fazer sua caracterização. Parâmetros adequados permitem otimizar a armadilha e melhorar a performance da mesma. O objetivo de nosso trabalho é estudar o comportamento do movimento dos átomos e das forças que atuam sobre eles ao variar alguns parâmetros da armadilha, como por exemplo o gradiente de campo magnético, a dessintonia entre a frequência do laser e da transição atômica, a intensidade dos feixes laser e o perfil de intensidade dos feixes. Utilizando o método de integração de Runge- Kutta, apresentaremos simulações da trajetória de um átomo aprisionado e o raio da órbita variando os mesmos parâmetros da armadilha anteriormente citados. Na literatura encontra-se a descrição da força exercida sobre os átomos aprisionados com feixes laser de perfil gaussiano na configuração tradicional e também com um pequeno desalinhamento. A partir da dedução da força sobre os átomos aprisionados com feixes laser de perfil gaussiano, apresentaremos algumas considerações feitas para encontrar a força que atua sobre os átomos com feixes de perfil não gaussiano e simulações realizadas nesta nova consideração. Desta forma, poderá se verificar se existe a possibilidade de aprisionar átomos com feixes de outros perfis de intensidade.