Novos tipos de memórias ópticas não lineares usando os graus de liberdade externos de átomos frios de césio

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: PAVÓN LÓPEZ, Jesús
Orientador(a): TABOSA, José Wellington Rocha
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Fisica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Óptica
Armazenamento de luz
Óptica não linear em átomos frios
Mistura de ondas
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/36151
Resumo: PAVÓN LÓPES, Jesús, também é conhecido em citações bibliográficas por: LOPEZ, Jesús Pavón
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spelling PAVÓN LÓPEZ, Jesúshttp://lattes.cnpq.br/7754555180703010http://lattes.cnpq.br/4375089569023223TABOSA, José Wellington Rocha2020-01-23T16:09:58Z2020-01-23T16:09:58Z2019-08-16PAVÓN LÓPES, Jesús. Novos tipos de memórias ópticas não lineares usando os graus de liberdade externos de átomos frios de césio. 2019.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/36151PAVÓN LÓPES, Jesús, também é conhecido em citações bibliográficas por: LOPEZ, Jesús PavónNesta tese apresentamos a implementação experimental de novos tipos de memórias ópticas não lineares baseadas nos graus de liberdade externos de átomos frios. Usamos o mecanismo de esfriamento Sisyphus assistido magneticamente para esfriar átomos de césio abaixo do limite Doppler. Dessa forma os átomos ficam confinados no potencial de uma rede óptica unidimensional produzida por dois feixes contrapropagantes e o movimento do seu centro de massa é quantizado. Incluímos mais um feixe como sonda para produzir um processo de mistura de quatro ondas, e observamos claramente a estrutura de níveis vibracionais quantizados dos átomos tanto no espectro de transmissão do feixe de sonda quanto no espectro do sinal gerado via mistura de quatro ondas. Mostramos que a informação associada ao feixe de sonda é mapeada e armazenada no meio atómico em forma de coerência entre os níveis vibracionais do movimento. Esta informação pode ser recuperada após um tempo controlado enquanto a coerência entre os níveis vibracionais sobrevive. Foi desenvolvido um modelo teórico para explicar as oscilações de Rabi observadas nos pulsos recuperados, reproduzindo qualitativamente o comportamento de ambos os sinais (transmissão do feixe de sonda e do sinal gerado). Também usamos os níveis vibracionais do movimento dos átomos confinados na rede óptica para implementar processos de mistura de seis e oito ondas. Em ambos os processos foram observadas ressonâncias sub-harmônicas, acontecendo em frações inteiras da separação em frequência entre dois níveis vibracionais adjacentes. Também mostramos a possibilidade de armazenar e recuperar informação do feixe de sonda no meio atômico, desta vez usando processos de ordem superior associados às susceptibilidades não lineares (5) e (7). Finalmente estudamos um processo de mistura de quatro ondas em cascata capaz de gerar quatro modos diferentes acoplados entre si. Em tal processo observamos a amplificação do feixe de sonda acima de 7000 vezes sua intensidade inicial. Várias medidas indicam que o processo paramétrico está associado com as ressonâncias induzidas pelo recuo dos átomos (RIR). Observamos também a presença de auto-oscilação no sistema nos quatro modos gerados. Este mecanismo foi usado para implementar uma memória óptica na qual a informação do feixe de sonda pode ser amplificada no processo de leitura da memória. Em especial, mostramos como a informação de momento angular orbital do feixe de sonda pode ser, via interação não linear com o meio, armazenada, recuperada e amplificada após um tempo controlado.FACEPEIn this thesis we present the experimental implementation of new types of nonlinear optical memories based on the external degrees of freedom of cold atoms. We used the magnetically assisted Sisyphus cooling mechanism to cool cesium atoms to temperature below the Doppler limit. The atoms are then confined in the potential of an one-dimensional optical lattice produced by two counterpropagating beams and the movement of their center of mass is quantized. We have included one more beam as a probe to produce a four-wave mixing process, and we clearly observed the structure of quantized vibrational levels of the atoms, both in the probe beam transmission spectrum and in the generated four-wave mixing signal spectrum. We show that the information associated with the probe beam is mapped and stored in the atomic medium in the form of coherence between the vibrational levels of the movement. This information can be retrieved after a controlled time while the coherence between the vibrational levels still survives. A theoretical model was developed to explain the Rabi oscillations observed in the recovered pulses, reproducing qualitatively the behavior of both signals (probe beam transmission and generated signal). We have also used the vibrational levels of motion of the atoms confined in the optical lattice to implement six- and eight-wave mixing processes. In both processes, sub-harmonic resonances were observed, occurring at integer fractions of the frequency separation between two adjacent vibrational levels. We have also shown the possibility of store and retrieve probe beam information in the atomic medium, this time using higher-order processes associated with non-linear susceptibilities (5) and (7). Finally, we studied a cascade four-wave mixing process capable to generate four different coupled modes. In this process we observed the amplification of a probe beam over 7000 times its initial intensity. Some measurements indicate that the parametric process is associated with recoil induced resonances (RIR). We also observed self-oscillation in the system in the four modes generated. This mechanism was used to implement an optical memory in which the probe beam information can be amplified during the reading process of the memory. In particular, we show how the information of orbital angular momentum of the probe beam can be, via non-linear interaction with the medium, stored, retrieved and amplified after a controlled time.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em FisicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessÓpticaArmazenamento de luzÓptica não linear em átomos friosMistura de ondasNovos tipos de memórias ópticas não lineares usando os graus de liberdade externos de átomos frios de césioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPECC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/36151/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52ORIGINALTESE Jesús Pavón López.pdfTESE Jesús Pavón López.pdfapplication/pdf13367694https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/36151/1/TESE%20Jes%c3%bas%20Pav%c3%b3n%20L%c3%b3pez.pdf2384dd57019a49aadcd3fbd60df5fa49MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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