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Efectos no lineales de coherencia atomica en la mezcla resonante de cuatro ondas inducidas en gases

Schmidt Iglesias Santana Carola

Published Jan 1, 1986• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Se han analizado teoricamente diversos fenomenos de mezcla de cuatro ondas luminosas (mco) basada primordialmente en el mecanismo no lineal de coherencia zeeman en un sistema a tres niveles ensanchado doppler y saturado po por dos ondas arbitrariamente intensas. Se ha evidenciado la marcada incidencia del bombeo transversal resultando un mecanismo de generacion muy efectivo. Se destaca ademas un comportamiento oscilatorio del medio saturado opticamente denso asimismo se han remarcado y analizado los efectos de saturacion sobre las resonancias de mco realizadas por presion. Una ampliacion de la mco en la espectroscopia de absorcion de prueba correspondiente a un sistema saturado y sondeado por dos ondas estacionarias ha puesto de manifiesto marcados efectos de fase espacial en los espectros de absorcion correspondientes a medios opticamente dilvidos.

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Efectos de coherencia atómica en régimen de ganancia en frecuencia

V. Ahufinger

Esta Tesis se divide en dos partes. En la primera de ellas se estudian efectos de coherencia atomica en el regimen de ganancia en frecuencia en presencia de ensanchamiento Doppler, con la intencion de explorar posibles maneras de reducir su efecto negativo. El capitulo 2 se centra en la emision laser sin inversion de poblacion (LSI) en el regimen de ganancia en frecuencia en un esquema en V en presencia de ensanchamiento Doppler en una celda vapor y un haz atomico. Se muestra que la relacion entre la frecuencia del campo generado y de control, llamada relacion de ganancia en frecuencia R, que se puede conseguir en una celda vapor es pequena mientras que con las dos configuraciones porpuestas utilizando un haz atomico R puede ser sustancialmente mayor. En el capitulo 3 se muestra la posibilidad de obtener LSI en ausencia de campo de control externo usando uno generado por el propio medio activo en esquemas cascada y V. En el capitulo 4 se estudia transparencia inducida electromagneticamente (TIE) y amplificacion sin inversion (ASI) en sistemas de tres niveles con una onda estacionaria (OE) como campo de control. Se ha mostrado que con una OE, aparecen ventanas de transparencia cerca de valores semienteros de R conduciendo al hecho que en el regimen de ganancia en frecuencia una OE como campo de control es mas eficiente que una onda viajera. Se ha mostrado que una OE asimetrica es incluso mejor. Se ha estudiado ASI, donde una caracteristica del caso de control con OE es la contribucion a al ganancia del campo de prueba de procesos multifotonicos involucrando un foton prueba y varios fotones del campo de control. Estos procesos no son afectados por el ensanchamiento Doppler si R es un numero enteros. En el capitulo 5, se estudia TIE, tanto teoricamente como experimentalmente, utilizando como medio activo un condensado de Bose-Einstein. Capitulo 6 contiene dos propuestas experimentales: ASI en las bandas laterales

•Jan 1, 2002•0 citations

Estados estacionarios de transparencia inducida electromagnéticamente y el rol de los mecanismos de decoherencia en acoples fuera de resonancia en moléculas de puntos cuánticos

Sebastián David Martínez Castaño

RESUMEN: En el marco de la teoría de la respuesta, los estados cuánticos estacionarios permiten explorar las propiedades ópticas de los materiales. En uno de sus fenómenos más interesantes, es posible suprimir los efectos de dispersión y absorción sobre la luz incidente, efecto conocido como transparencia inducida electromagnéticamente o EIT por sus siglas en inglés. Este efecto ha sido ampliamente estudiado y aplicado en sistemas atómicos de tres niveles tipo lambda, confinados en cavidades ópticas y estructuras semiconductoras más complejas como moléculas de puntos cuánticos. En este trabajo exploramos la dinámica de moléculas de puntos cuánticos acopladas a campos en resonancia y fuera de resonancia, incluyendo a su vez los efectos de disipación y decoherencia con acoples no resonantes como las interacciones electrón-fonón a nivel de una ecuación maestra. Se propone un formalismo de cuadro rotante que elimina las dependencias temporales en los hamiltonianos de los campos clásicos o cuánticos externos. Se calculan propiedades ópticas como la susceptibilidad y el índice de refracción a través de teoría de perturbaciones y métodos exactos, en función de las distintas tasas y niveles de energía de las moléculas. Estos resultados muestran comportamientos similares a los gases atómicos, donde sus propiedades ópticas se ven modificadas. Además numéricamente se exploran los efectos de acoples no resonantes sobre sistemas con radiación cuantizada.

•Jan 1, 2022•0 citations

Estudio de los mecanismos de absorción, dispersión y propagación de la señal de mezcla de Cuatro Ondas en colorantes orgánicos dentro de medios condensados en un modelo basado en el formalismo de la matriz de densidad

León Torres, Josué Ricardo

La presente investigacion muestra un estudio de las propiedades opticas no lineales y la propagacion de la senal de mezcla de cuatro ondas (MCO) en un sistema molecular considerando efectos de saturacion del haz de prueba a segundo orden. El formalismo de la matriz de densidad fue aplicado al sistema molecular (colorante organico Malaquita Verde) de dos niveles electronicos inmerso en un reservorio termico interactuando con dos campos electromagneticos, de alta y baja intensidad, conocidos como haz de bombeo y haz de prueba, respectivamente. Usando las Ecuaciones Opticas Estocasticas de Bloch (EOEB) calculamos la polarizacion inducida en el sistema y se analizaron las propiedades opticas no lineales y la propagacion de la senal. Se estudiaron los perfiles de absorcion y dispersion asociados a las propiedades opticas no lineales del sistema y finalmente se estudio la propagacion de la senal a traves de perfiles de intensidad en tres diferentes aproximaciones, dos de ellas soluciones analiticas y la otra numerica. Se compararon estos resultados bajo los efectos inducidos por el solvente, concentracion quimica de la solucion, intensidades de los campos y saturacion del haz de bombeo.

•Mar 9, 2017•0 citations

Propiedades Ópticas no lineales en Señales de Mezcla de Cuatro Ondas: Consideraciones Estocásticas del Solvente y Difusión Espectral

José Luis Paz, Luis Lascano, Cesar Costa

Usando las ecuaciones Ópticas de Bloch y considerando un sistema molecular que interactúa con un reservorio térmico, derivamos expresiones analíticas para las propiedades ópticas no lineales en la espectroscopia de mezcla de cuatro ondas. En este trabajo se introducen diferentes metodologías para el estudio de las polarizaciones macroscópicas y susceptibilidades ópticas no lineales. En un sistema de dos niveles, hemos considerado una frecuencia dependiente del tiempo para describir los efectos colectivos del reservorio térmico, cuya manifestación es el ensanchamiento del nivel superior según una función aleatoria prescrita. Aquí, las respuestas ópticas son calculadas mediante una metodología basada en el promedio de la coherencia obtenida por la resolución de las ecuaciones de Bloch ópticas estocásticas. Evaluamos las susceptibilidades ópticas a diferentes frecuencias, representadas como superficies numéricas para el comportamiento de las respuestas ópticas, en función del factor de desintonización de frecuencias bombeo-prueba, y de la intensidad del ruido. Se estudian los tiempos de relajación utilizando las propiedades de simetría de las respuestas ópticas y los efectos de la difusión espectral en la susceptibilidad no lineal de tercer orden para sistemas cuánticos de dos y tres estados. Los resultados presentados en este trabajo muestran aplicaciones potenciales para la caracterización de sistemas moleculares complejos a través de sus propiedades ópticas no lineales.

Revista Politécnica•Jul 31, 2019•0 citations

Efectos de la difusión espectral en las propiedades ópticas no lineales de sistemas cuánticos de dos y tres estados en presencia de una señal de mezcla de cuatro ondas

Fernando Moncada

En el presente trabajo, las respuestas opticas no lineales de colorantes organicos inmersos en un reservorio termico son analizadas de forma teorica cuando interactuan con una senal de mezcla de cuatro ondas. Las modificaciones inducidas en la susceptibilidad no lineal a tercer orden son analizadas a partir de la ecuacion de Liouville empleando el formalismo de la matriz de densidad. La respuesta del sistema surge de la interaccion dipolar electrica de la molecula de colorante organico con los campos electromagneticos de bombeo y de prueba. Los colorantes organicos son modelados como sistemas cuanticos de dos y tres niveles. Una distribucion de frecuencias naturales con forma lorentziana es utilizada para describir el ensanchamiento inhomogeneo de los estados. Transiciones entre los estados de una misma banda son consideradas en los modelos presentados. Los efectos de la difusion espectral y naturaleza del tercer estado son estudiados con base en los modelos cuanticos planteados. Las respuestas opticas no lineales absortivas y dispersivas son comparadas para los modelos cuanticos considerados en presencia o ausencia de difusion espectral. Los resultados son evaluados mediante parametros caracteristicos de colorantes organicos como la malaquita verde y colorante de cianina para predecir sus respuestas opticas no lineales.

•Jan 1, 2018•0 citations

Contribucion al analisis teorico de sistemas a tres niveles saturados por ondas estacionarias intensas. Aplicacion a la espectroscopia laser intracavidad

L. Roso

Se ha elaborado un formalismo basado en la tecnica de la matriz densidad semiclasico que permite estudiar la interaccion en el estado estacionario de un sistema a tres niveles con dos ondas estacionarias o viajeras colineales y monocro maticas arbitrariamente intensas que actuen sobre transiciones diferentes. A fin de poder llegar a una interpretacion mas clara sintetica y sencilla de los resultados semiclasicos se ha estudiado el sistema anterior desde la perspectiva del atomo vestido. Aplicando estos formalismos se ha realizado un estudio de las caracteristicas del perfil de absorcion de una onda de prueba en presencia de una onda estacionaria que actue sobre una transicion adyacente. Se han estudiado tambien las condiciones de observabilidad de un estrecho pico que aparece en el centro de la curva de diferencias de poblacion entre los niveles conectados por una onda estacionaria en funcion de la velocidad que al no ser debido a un proces o de absorcion resonante presenta unas caracteristicas muy singulares que sugieren su gran interes en medidas espectroscopicas y metrologicas.

•Jan 1, 1982•0 citations
Se han analizado teoricamente diversos fenomenos de mezcla de cuatro ondas luminosas (mco) basada primordialmente en el mecanismo no lineal de coherencia zeeman en un sistema a tres niveles ensanchado doppler y saturado po por dos ondas arbitrariamente intensas. Se ha evidenciado la marcada incidencia del bombeo transversal resultando un mecanismo de generacion muy efectivo. Se destaca ademas un comportamiento oscilatorio del medio saturado opticamente denso asimismo se han remarcado y analizado los efectos de saturacion sobre las resonancias de mco realizadas por presion. Una ampliacion de la mco en la espectroscopia de absorcion de prueba correspondiente a un sistema saturado y sondeado por dos ondas estacionarias ha puesto de manifiesto marcados efectos de fase espacial en los espectros de absorcion correspondientes a medios opticamente dilvidos.
Esta Tesis se divide en dos partes. En la primera de ellas se estudian efectos de coherencia atomica en el regimen de ganancia en frecuencia en presencia de ensanchamiento Doppler, con la intencion de explorar posibles maneras de reducir su efecto negativo. El capitulo 2 se centra en la emision laser sin inversion de poblacion (LSI) en el regimen de ganancia en frecuencia en un esquema en V en presencia de ensanchamiento Doppler en una celda vapor y un haz atomico. Se muestra que la relacion entre la frecuencia del campo generado y de control, llamada relacion de ganancia en frecuencia R, que se puede conseguir en una celda vapor es pequena mientras que con las dos configuraciones porpuestas utilizando un haz atomico R puede ser sustancialmente mayor. En el capitulo 3 se muestra la posibilidad de obtener LSI en ausencia de campo de control externo usando uno generado por el propio medio activo en esquemas cascada y V. En el capitulo 4 se estudia transparencia inducida electromagneticamente (TIE) y amplificacion sin inversion (ASI) en sistemas de tres niveles con una onda estacionaria (OE) como campo de control. Se ha mostrado que con una OE, aparecen ventanas de transparencia cerca de valores semienteros de R conduciendo al hecho que en el regimen de ganancia en frecuencia una OE como campo de control es mas eficiente que una onda viajera. Se ha mostrado que una OE asimetrica es incluso mejor. Se ha estudiado ASI, donde una caracteristica del caso de control con OE es la contribucion a al ganancia del campo de prueba de procesos multifotonicos involucrando un foton prueba y varios fotones del campo de control. Estos procesos no son afectados por el ensanchamiento Doppler si R es un numero enteros. En el capitulo 5, se estudia TIE, tanto teoricamente como experimentalmente, utilizando como medio activo un condensado de Bose-Einstein. Capitulo 6 contiene dos propuestas experimentales: ASI en las bandas laterales
RESUMEN: En el marco de la teoría de la respuesta, los estados cuánticos estacionarios permiten explorar las propiedades ópticas de los materiales. En uno de sus fenómenos más interesantes, es posible suprimir los efectos de dispersión y absorción sobre la luz incidente, efecto conocido como transparencia inducida electromagnéticamente o EIT por sus siglas en inglés. Este efecto ha sido ampliamente estudiado y aplicado en sistemas atómicos de tres niveles tipo lambda, confinados en cavidades ópticas y estructuras semiconductoras más complejas como moléculas de puntos cuánticos. En este trabajo exploramos la dinámica de moléculas de puntos cuánticos acopladas a campos en resonancia y fuera de resonancia, incluyendo a su vez los efectos de disipación y decoherencia con acoples no resonantes como las interacciones electrón-fonón a nivel de una ecuación maestra. Se propone un formalismo de cuadro rotante que elimina las dependencias temporales en los hamiltonianos de los campos clásicos o cuánticos externos. Se calculan propiedades ópticas como la susceptibilidad y el índice de refracción a través de teoría de perturbaciones y métodos exactos, en función de las distintas tasas y niveles de energía de las moléculas. Estos resultados muestran comportamientos similares a los gases atómicos, donde sus propiedades ópticas se ven modificadas. Además numéricamente se exploran los efectos de acoples no resonantes sobre sistemas con radiación cuantizada.
La presente investigacion muestra un estudio de las propiedades opticas no lineales y la propagacion de la senal de mezcla de cuatro ondas (MCO) en un sistema molecular considerando efectos de saturacion del haz de prueba a segundo orden. El formalismo de la matriz de densidad fue aplicado al sistema molecular (colorante organico Malaquita Verde) de dos niveles electronicos inmerso en un reservorio termico interactuando con dos campos electromagneticos, de alta y baja intensidad, conocidos como haz de bombeo y haz de prueba, respectivamente. Usando las Ecuaciones Opticas Estocasticas de Bloch (EOEB) calculamos la polarizacion inducida en el sistema y se analizaron las propiedades opticas no lineales y la propagacion de la senal. Se estudiaron los perfiles de absorcion y dispersion asociados a las propiedades opticas no lineales del sistema y finalmente se estudio la propagacion de la senal a traves de perfiles de intensidad en tres diferentes aproximaciones, dos de ellas soluciones analiticas y la otra numerica. Se compararon estos resultados bajo los efectos inducidos por el solvente, concentracion quimica de la solucion, intensidades de los campos y saturacion del haz de bombeo.
Usando las ecuaciones Ópticas de Bloch y considerando un sistema molecular que interactúa con un reservorio térmico, derivamos expresiones analíticas para las propiedades ópticas no lineales en la espectroscopia de mezcla de cuatro ondas. En este trabajo se introducen diferentes metodologías para el estudio de las polarizaciones macroscópicas y susceptibilidades ópticas no lineales. En un sistema de dos niveles, hemos considerado una frecuencia dependiente del tiempo para describir los efectos colectivos del reservorio térmico, cuya manifestación es el ensanchamiento del nivel superior según una función aleatoria prescrita. Aquí, las respuestas ópticas son calculadas mediante una metodología basada en el promedio de la coherencia obtenida por la resolución de las ecuaciones de Bloch ópticas estocásticas. Evaluamos las susceptibilidades ópticas a diferentes frecuencias, representadas como superficies numéricas para el comportamiento de las respuestas ópticas, en función del factor de desintonización de frecuencias bombeo-prueba, y de la intensidad del ruido. Se estudian los tiempos de relajación utilizando las propiedades de simetría de las respuestas ópticas y los efectos de la difusión espectral en la susceptibilidad no lineal de tercer orden para sistemas cuánticos de dos y tres estados. Los resultados presentados en este trabajo muestran aplicaciones potenciales para la caracterización de sistemas moleculares complejos a través de sus propiedades ópticas no lineales.
En el presente trabajo, las respuestas opticas no lineales de colorantes organicos inmersos en un reservorio termico son analizadas de forma teorica cuando interactuan con una senal de mezcla de cuatro ondas. Las modificaciones inducidas en la susceptibilidad no lineal a tercer orden son analizadas a partir de la ecuacion de Liouville empleando el formalismo de la matriz de densidad. La respuesta del sistema surge de la interaccion dipolar electrica de la molecula de colorante organico con los campos electromagneticos de bombeo y de prueba. Los colorantes organicos son modelados como sistemas cuanticos de dos y tres niveles. Una distribucion de frecuencias naturales con forma lorentziana es utilizada para describir el ensanchamiento inhomogeneo de los estados. Transiciones entre los estados de una misma banda son consideradas en los modelos presentados. Los efectos de la difusion espectral y naturaleza del tercer estado son estudiados con base en los modelos cuanticos planteados. Las respuestas opticas no lineales absortivas y dispersivas son comparadas para los modelos cuanticos considerados en presencia o ausencia de difusion espectral. Los resultados son evaluados mediante parametros caracteristicos de colorantes organicos como la malaquita verde y colorante de cianina para predecir sus respuestas opticas no lineales.
Se ha elaborado un formalismo basado en la tecnica de la matriz densidad semiclasico que permite estudiar la interaccion en el estado estacionario de un sistema a tres niveles con dos ondas estacionarias o viajeras colineales y monocro maticas arbitrariamente intensas que actuen sobre transiciones diferentes. A fin de poder llegar a una interpretacion mas clara sintetica y sencilla de los resultados semiclasicos se ha estudiado el sistema anterior desde la perspectiva del atomo vestido. Aplicando estos formalismos se ha realizado un estudio de las caracteristicas del perfil de absorcion de una onda de prueba en presencia de una onda estacionaria que actue sobre una transicion adyacente. Se han estudiado tambien las condiciones de observabilidad de un estrecho pico que aparece en el centro de la curva de diferencias de poblacion entre los niveles conectados por una onda estacionaria en funcion de la velocidad que al no ser debido a un proces o de absorcion resonante presenta unas caracteristicas muy singulares que sugieren su gran interes en medidas espectroscopicas y metrologicas.