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Caracterización de absorción de dos fotones en átomos de Cesio

Miguel Ángel Gonz’alez Jaimes

Published Jan 1, 2021• 0 citations
OpenAlex

Abstract

El proceso de absorción de dos fotones (TPA) tiene gran interés actualmente debido a su variedad de aplicaciones técnicas, así como el estudio del proceso de interacción luz-materia en diversos materiales. Siendo así, una forma de cuantificar la probabilidad de que se dé el TPA es por medio del cálculo de su sección eficaz. En el caso de átomos alcalinos, dicho cálculo se puede realizar en forma analítica al analizar a interacción del átomo con un campo de radiación usando teoría de perturbaciones de segundo orden. En este trabajo se calcula la sección eficaz de absorción de dos fotones para diferentes transiciones en átomos de Cesio. En particular, para la transición 6S1/2 8S1/2 se estimó, a partir de este cálculo, la tasa de fluorescencia inducida por TPA. Estos valores fueron comparados con valores obtenidos al implementar un montaje experimental que permite la detección de fluorescencia inducida por TPA en átomos de Cesio utilizando un láser CW para una longitud de onda de 822 nm. La fluorescencia se detectó cuando la frecuencia del láser está en resonancia con la transición 6S1/2(F = 3) 8S1/2(F' = 3). Los primeros resultados muestran que el ancho de línea medido corresponde al mismo orden de magnitud a lo esperado por ensanchamiento Doppler y que la tasa de fluorescencia medida es mayor que los valores calculados.

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Estudio teórico y experimental de la sección eficaz de la absorción de dos fotones en átomos de Cesio

Michael Stiven Caracas Núñez

El proceso de absorción de dos fotones, TPA por sus siglas en inglés, ha sido ampliamente estudiado en diferentes átomos y moléculas, con el fin de aplicarlo a diferentes áreas de desarrollo tecnológico y científico. Uno de los parámetros que permite cuantificar la probabilidad de que este proceso ocurra es la sección eficaz de la absorción de dos fotones. Calcularla y medirla es, por lo general, el punto de partida para realizar experimentos que buscan producir este tipo de transiciones multifotónicas usando diferentes tipos de fuentes de luz, como, por ejemplo, una fuente de pares de fotones enredados. Bajo este contexto, el presente trabajo consiste en estudiar la sección eficaz del TPA en átomos de Cesio bajo dos facetas, una teórica y una experimental. La parte teórica se enfoca en el cálculo de la sección eficaz del TPA en átomos de Cesio usando la teoría de perturbaciones dependiente del tiempo a segundo orden para la transición 6S1/2 8S1/2. La parte experimental se centra en la medición de la sección eficaz mediante la técnica de la fluorescencia inducida por TPA (TPIF) en un gas de Cesio, analizando la señal de fluorescencia generada por la interacción del Cesio con luz láser de 822 nm

•Jan 24, 2023•0 citations

Sección eficaz de absorción de pares de fotones correlacionados en moléculas

Ana María Torres Novoa

El proceso de absorción de pares de fotones correlacionados (ETPA, por sus siglas en inglés) ha ganado relevancia con el tiempo gracias a las diversas aplicaciones que posee tanto en física como en biología. En este trabajo se mide experimentalmente la probabilidad de ETPA a partir de la sección eficaz de absorción de pares de fotones correlacionados en la molécula de Rodamina B para dos concentraciones en solución de Metanol. La fuente de fotones correlacionados se obtiene por el proceso de conversión paramétrica espontánea (SPDC, por sus siglas en inglés). Esta fuente se caracteriza, en función de la potencia del bombeo y de la potencia de los pares de fotones, mediante un sistema de detección de coincidencias de los pares de fotones y a partir de la función de correlación temporal de segundo orden. Se comprueba la dependencia lineal de la absorción con el flujo del haz incidente en la muestra, como se predice teóricamente. Además, se obtiene la tasa de absorción de pares de fotones en las moléculas en función de la tasa de pares de fotones que son transmitidos por el solvente para ambas concentraciones y se determina la sección eficaz a partir del valor de la pendiente de la recta. Los resultados indican una mayor absorción y una menor sección eficaz para altas concentraciones de Rodamina B en Metanol. Los valores se encuentran en el orden de magnitud esperado para el fenómeno de ETPA y son comparables con valores obtenidos previamente con experimentos que emplean métodos similares de medición. Se evidenció que la absorción ETPA desaparece al filtrar los pares de fotones, como es de esperarse. Las medidas realizadas son una prueba de que se mide ETPA y no fenómenos como absorción de un fotón (SPA) o dispersión.

•Jan 1, 2021•0 citations

Generación y caracterización de ternas de fotones enredados

María Corona García-Cabral

En la actualidad existen tecnologías cuánticas que requieren de la disponibilidad de fuentes de luz no-clásica eficientes. El fenómeno de generación paramétrica descendente espontánea (SPDC) constituye un método práctico para la generación de este tipo de luz. Este método está basado en la interacción de campos electromagnéticos clásicos con materiales no-lineales por medio de procesos paramétricos. En general, el SPDC se ha utilizado e implementado experimentalmente para la generación de parejas de fotones utilizando materiales no-lineales de segundo y tercer orden. En la última década se ha buscado la manera de obtener múltiples fotones enredados. En este trabajo se presenta un estudio teórico del proceso de generación paramétrica espontánea descendente de tercer orden (TOSPDC) en materiales con una no-linealidad caracterizada por X(3), en donde se generan ternas de fotones enredados. De manera específica, consideramos la utilización de fibras ópticas ultra-delgadas como el medio no-lineal para el proceso de TOSPDC, en configuraciones en donde el empatamiento de fases se logra mediante el uso de diferentes modos transversales de propagación de la fibra, en particular cuando la luz generada se propaga en el modo fundamental y el bombeo en el primer modo excitado. Este trabajo está enfocado en proponer diseños de fuentes de ternas de fotones TOSPDC con los detalles necesarios, de tal manera que puedan ser implementados de manera experimental. Nuestro trabajo de investigación se enfoca en la descripción teórica del estado de tres fotones y en las características de empatamiento de fases de TOSPDC. Además se hace un análisis de la tasa de emisión de las fuentes propuestas en relación con los parámetros experimentales clave, como lo son la longitud de la fibra, el ancho de banda y la potencia de bombeo para cada una de las fuentes propuestas: casos de generación TOSPDC degenerada en frecuencia y no-degenerada en frecuencia. De manera adicional, se hace un estudio preliminar sobre las condiciones de empatamiento de velocidad de grupo para así lograr un control sobre las propiedades de enredamiento de las ternas de fotones emitidas.

•Jan 1, 2012•0 citations

RADIATION TRAPPING IN NEON NEGATIVE GLOW DISCHARGES

Violeta D’Accurso, F. A. Manzano

Se estudia la dinámica del atrapamiento de fluorescencia producida en una descarga de luminiscencia negativa en cátodo hueco al ser iluminada con pulsos de un láser de colorante sintonizado con una transición atómica. Este tipo de descargas en Neón se caracterizan por una elevada densidad de población de la primera configuración excitada que, sumada a su gran sección eficaz de absorción, se manifiesta en un importante atrapamiento de la radiación generada por decaimientos desde la segunda configuración. La perturbación en las poblaciones producida por pulsos láser resonantes con una transición afecta el valor del atrapamiento modificando la dinámica de la emisión fluorescente lo cual podría conducir a interpretaciones erróneas en experiencias de fluorescencia inducidas. Por otro lado, el fuerte acoplamiento radiativo y colisional de las poblaciones de ambas configuraciones y los procesos colisionales intraconfiguración producen una variación temporal de la magnitud del atrapamiento de fluorescencia entre otros niveles. En este trabajo son discutidos los resultados obtenidos en experiencias de fluorescencia inducidas al excitar la transición 1s5 ® 2p2 (notación de Paschen) y detectando la emisión de 2p2 a los niveles 1s2, 1s3 y 1s4 para distintas intensidades de radiación láser. Se pone de relevancia, en el rango de altas intensidades de irradiación, la importancia de tener en cuenta la dinámica del atrapamiento de radiación para la correcta determinación de la densidad de población del nivel excitado. A sí mismo, se presenta la corrección a introducir en un sistema de ecuaciones de cuya resolución se obtienen los valores absolutos de las evoluciones de las densidades de población de los niveles de la primera configuración a partir de la medición de las variaciones de las fluorescencias de distintos niveles excitados 2pj

Anales/Anales AFA•Sep 19, 2014•0 citations

Tiempos característicos ideales y operacionales en mecánica cuántica

Damborenea González, José Antonio

En esta tesis hemos desarrollado un modelo operacional para la prediccion de distintos tiempos caracteristicos en mecanica cuantica. La conexion entre las cantidades temporales ideales y operacionales ha sido un aspecto muy poco estudiado hasta la fecha, y nuestro objetivo ha consistido fundamentalmente en modelar un dispositivo fisico que enlace ambas cantidades. Para ello hemos disenado un modelo basado en la deteccion del primer foton de fluorescencia emitido por un atomo de dos niveles excitado por un haz laser. La distribucion temporal de fotones de fluorescencia proporciona asi una distribucion operacional de tiempos de llegada. Hemos realizado un detallado estudio analitico del modelo considerando las diferentes posibilidades geometricas del haz y delimitado los parametros que proporcionan una buena medida en los distintos regimenes operacionales. Tambien, hemos simulado numericamente las medidas temporales con los parametros correspondientes a una transicion especifica de un atomo de Cesio, asi como el estudio analitico del potencial complejo monocanal, equivalente al sistema bicanal del laser, y sus aplicaciones al calculo de valores promedio de tiempos de permanencia y posibilidad de medida del efecto ultra-Hartman.

•Jan 1, 2004•0 citations

ATRAPAMIENTO DE RADIACIÓN EN DESCARGAS DE LUMINISCENCIA NEGATIVA EN NEÓN

Violeta D’Accurso, Fernando Ariel Manzano

Se estudia la dinámica del atrapamiento de fluorescencia producida en una descarga de luminiscencia negativa en cátodo hueco al ser iluminada con pulsos de un láser de colorante sintonizado con una transición atómica. Este tipo de descargas en Neón se caracterizan por una elevada densidad de población de la primera configuración excitada que, sumada a su gran sección eficaz de absorción, se manifiesta en un importante atrapamiento de la radiación generada por decaimientos desde la segunda configuración. La perturbación en las poblaciones producida por pulsos láser resonantes con una transición afecta el valor del atrapamiento modificando la dinámica de la emisión fluorescente lo cual podría conducir a interpretaciones erróneas en experiencias de fluorescencia inducidas. Por otro lado, el fuerte acoplamiento radiativo y colisional de las poblaciones de ambas configuraciones y los procesos colisionales intraconfiguración producen una variación temporal de la magnitud del atrapamiento de fluorescencia entre otros niveles. En este trabajo son discutidos los resultados obtenidos en experiencias de fluorescencia inducidas al excitar la transición 1s5 ® 2p2 (notación de Paschen) y detectando la emisión de 2p2 a los niveles 1s2, 1s3 y 1s4 para distintas intensidades de radiación láser. Se pone de relevancia, en el rango de altas intensidades de irradiación, la importancia de tener en cuenta la dinámica del atrapamiento de radiación para la correcta determinación de la densidad de población del nivel excitado. A sí mismo, se presenta la corrección a introducir en un sistema de ecuaciones de cuya resolución se obtienen los valores absolutos de las evoluciones de las densidades de población de los niveles de la primera configuración a partir de la medición de las variaciones de las fluorescencias de distintos niveles excitados 2pj

Anales/Anales AFA•Sep 19, 2014•0 citations
El proceso de absorción de dos fotones (TPA) tiene gran interés actualmente debido a su variedad de aplicaciones técnicas, así como el estudio del proceso de interacción luz-materia en diversos materiales. Siendo así, una forma de cuantificar la probabilidad de que se dé el TPA es por medio del cálculo de su sección eficaz. En el caso de átomos alcalinos, dicho cálculo se puede realizar en forma analítica al analizar a interacción del átomo con un campo de radiación usando teoría de perturbaciones de segundo orden. En este trabajo se calcula la sección eficaz de absorción de dos fotones para diferentes transiciones en átomos de Cesio. En particular, para la transición 6S1/2 8S1/2 se estimó, a partir de este cálculo, la tasa de fluorescencia inducida por TPA. Estos valores fueron comparados con valores obtenidos al implementar un montaje experimental que permite la detección de fluorescencia inducida por TPA en átomos de Cesio utilizando un láser CW para una longitud de onda de 822 nm. La fluorescencia se detectó cuando la frecuencia del láser está en resonancia con la transición 6S1/2(F = 3) 8S1/2(F' = 3). Los primeros resultados muestran que el ancho de línea medido corresponde al mismo orden de magnitud a lo esperado por ensanchamiento Doppler y que la tasa de fluorescencia medida es mayor que los valores calculados.
El proceso de absorción de dos fotones, TPA por sus siglas en inglés, ha sido ampliamente estudiado en diferentes átomos y moléculas, con el fin de aplicarlo a diferentes áreas de desarrollo tecnológico y científico. Uno de los parámetros que permite cuantificar la probabilidad de que este proceso ocurra es la sección eficaz de la absorción de dos fotones. Calcularla y medirla es, por lo general, el punto de partida para realizar experimentos que buscan producir este tipo de transiciones multifotónicas usando diferentes tipos de fuentes de luz, como, por ejemplo, una fuente de pares de fotones enredados. Bajo este contexto, el presente trabajo consiste en estudiar la sección eficaz del TPA en átomos de Cesio bajo dos facetas, una teórica y una experimental. La parte teórica se enfoca en el cálculo de la sección eficaz del TPA en átomos de Cesio usando la teoría de perturbaciones dependiente del tiempo a segundo orden para la transición 6S1/2 8S1/2. La parte experimental se centra en la medición de la sección eficaz mediante la técnica de la fluorescencia inducida por TPA (TPIF) en un gas de Cesio, analizando la señal de fluorescencia generada por la interacción del Cesio con luz láser de 822 nm
El proceso de absorción de pares de fotones correlacionados (ETPA, por sus siglas en inglés) ha ganado relevancia con el tiempo gracias a las diversas aplicaciones que posee tanto en física como en biología. En este trabajo se mide experimentalmente la probabilidad de ETPA a partir de la sección eficaz de absorción de pares de fotones correlacionados en la molécula de Rodamina B para dos concentraciones en solución de Metanol. La fuente de fotones correlacionados se obtiene por el proceso de conversión paramétrica espontánea (SPDC, por sus siglas en inglés). Esta fuente se caracteriza, en función de la potencia del bombeo y de la potencia de los pares de fotones, mediante un sistema de detección de coincidencias de los pares de fotones y a partir de la función de correlación temporal de segundo orden. Se comprueba la dependencia lineal de la absorción con el flujo del haz incidente en la muestra, como se predice teóricamente. Además, se obtiene la tasa de absorción de pares de fotones en las moléculas en función de la tasa de pares de fotones que son transmitidos por el solvente para ambas concentraciones y se determina la sección eficaz a partir del valor de la pendiente de la recta. Los resultados indican una mayor absorción y una menor sección eficaz para altas concentraciones de Rodamina B en Metanol. Los valores se encuentran en el orden de magnitud esperado para el fenómeno de ETPA y son comparables con valores obtenidos previamente con experimentos que emplean métodos similares de medición. Se evidenció que la absorción ETPA desaparece al filtrar los pares de fotones, como es de esperarse. Las medidas realizadas son una prueba de que se mide ETPA y no fenómenos como absorción de un fotón (SPA) o dispersión.
En la actualidad existen tecnologías cuánticas que requieren de la disponibilidad de fuentes de luz no-clásica eficientes. El fenómeno de generación paramétrica descendente espontánea (SPDC) constituye un método práctico para la generación de este tipo de luz. Este método está basado en la interacción de campos electromagnéticos clásicos con materiales no-lineales por medio de procesos paramétricos. En general, el SPDC se ha utilizado e implementado experimentalmente para la generación de parejas de fotones utilizando materiales no-lineales de segundo y tercer orden. En la última década se ha buscado la manera de obtener múltiples fotones enredados. En este trabajo se presenta un estudio teórico del proceso de generación paramétrica espontánea descendente de tercer orden (TOSPDC) en materiales con una no-linealidad caracterizada por X(3), en donde se generan ternas de fotones enredados. De manera específica, consideramos la utilización de fibras ópticas ultra-delgadas como el medio no-lineal para el proceso de TOSPDC, en configuraciones en donde el empatamiento de fases se logra mediante el uso de diferentes modos transversales de propagación de la fibra, en particular cuando la luz generada se propaga en el modo fundamental y el bombeo en el primer modo excitado. Este trabajo está enfocado en proponer diseños de fuentes de ternas de fotones TOSPDC con los detalles necesarios, de tal manera que puedan ser implementados de manera experimental. Nuestro trabajo de investigación se enfoca en la descripción teórica del estado de tres fotones y en las características de empatamiento de fases de TOSPDC. Además se hace un análisis de la tasa de emisión de las fuentes propuestas en relación con los parámetros experimentales clave, como lo son la longitud de la fibra, el ancho de banda y la potencia de bombeo para cada una de las fuentes propuestas: casos de generación TOSPDC degenerada en frecuencia y no-degenerada en frecuencia. De manera adicional, se hace un estudio preliminar sobre las condiciones de empatamiento de velocidad de grupo para así lograr un control sobre las propiedades de enredamiento de las ternas de fotones emitidas.
Se estudia la dinámica del atrapamiento de fluorescencia producida en una descarga de luminiscencia negativa en cátodo hueco al ser iluminada con pulsos de un láser de colorante sintonizado con una transición atómica. Este tipo de descargas en Neón se caracterizan por una elevada densidad de población de la primera configuración excitada que, sumada a su gran sección eficaz de absorción, se manifiesta en un importante atrapamiento de la radiación generada por decaimientos desde la segunda configuración. La perturbación en las poblaciones producida por pulsos láser resonantes con una transición afecta el valor del atrapamiento modificando la dinámica de la emisión fluorescente lo cual podría conducir a interpretaciones erróneas en experiencias de fluorescencia inducidas. Por otro lado, el fuerte acoplamiento radiativo y colisional de las poblaciones de ambas configuraciones y los procesos colisionales intraconfiguración producen una variación temporal de la magnitud del atrapamiento de fluorescencia entre otros niveles. En este trabajo son discutidos los resultados obtenidos en experiencias de fluorescencia inducidas al excitar la transición 1s5 ® 2p2 (notación de Paschen) y detectando la emisión de 2p2 a los niveles 1s2, 1s3 y 1s4 para distintas intensidades de radiación láser. Se pone de relevancia, en el rango de altas intensidades de irradiación, la importancia de tener en cuenta la dinámica del atrapamiento de radiación para la correcta determinación de la densidad de población del nivel excitado. A sí mismo, se presenta la corrección a introducir en un sistema de ecuaciones de cuya resolución se obtienen los valores absolutos de las evoluciones de las densidades de población de los niveles de la primera configuración a partir de la medición de las variaciones de las fluorescencias de distintos niveles excitados 2pj
En esta tesis hemos desarrollado un modelo operacional para la prediccion de distintos tiempos caracteristicos en mecanica cuantica. La conexion entre las cantidades temporales ideales y operacionales ha sido un aspecto muy poco estudiado hasta la fecha, y nuestro objetivo ha consistido fundamentalmente en modelar un dispositivo fisico que enlace ambas cantidades. Para ello hemos disenado un modelo basado en la deteccion del primer foton de fluorescencia emitido por un atomo de dos niveles excitado por un haz laser. La distribucion temporal de fotones de fluorescencia proporciona asi una distribucion operacional de tiempos de llegada. Hemos realizado un detallado estudio analitico del modelo considerando las diferentes posibilidades geometricas del haz y delimitado los parametros que proporcionan una buena medida en los distintos regimenes operacionales. Tambien, hemos simulado numericamente las medidas temporales con los parametros correspondientes a una transicion especifica de un atomo de Cesio, asi como el estudio analitico del potencial complejo monocanal, equivalente al sistema bicanal del laser, y sus aplicaciones al calculo de valores promedio de tiempos de permanencia y posibilidad de medida del efecto ultra-Hartman.
Se estudia la dinámica del atrapamiento de fluorescencia producida en una descarga de luminiscencia negativa en cátodo hueco al ser iluminada con pulsos de un láser de colorante sintonizado con una transición atómica. Este tipo de descargas en Neón se caracterizan por una elevada densidad de población de la primera configuración excitada que, sumada a su gran sección eficaz de absorción, se manifiesta en un importante atrapamiento de la radiación generada por decaimientos desde la segunda configuración. La perturbación en las poblaciones producida por pulsos láser resonantes con una transición afecta el valor del atrapamiento modificando la dinámica de la emisión fluorescente lo cual podría conducir a interpretaciones erróneas en experiencias de fluorescencia inducidas. Por otro lado, el fuerte acoplamiento radiativo y colisional de las poblaciones de ambas configuraciones y los procesos colisionales intraconfiguración producen una variación temporal de la magnitud del atrapamiento de fluorescencia entre otros niveles. En este trabajo son discutidos los resultados obtenidos en experiencias de fluorescencia inducidas al excitar la transición 1s5 ® 2p2 (notación de Paschen) y detectando la emisión de 2p2 a los niveles 1s2, 1s3 y 1s4 para distintas intensidades de radiación láser. Se pone de relevancia, en el rango de altas intensidades de irradiación, la importancia de tener en cuenta la dinámica del atrapamiento de radiación para la correcta determinación de la densidad de población del nivel excitado. A sí mismo, se presenta la corrección a introducir en un sistema de ecuaciones de cuya resolución se obtienen los valores absolutos de las evoluciones de las densidades de población de los niveles de la primera configuración a partir de la medición de las variaciones de las fluorescencias de distintos niveles excitados 2pj