Faraday rotation and four wave mixing in rubidium vapour with intense fields

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: MACHADO, Raissa Penha
Orientador(a): VIANNA, Sandra Sampaio
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
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:
Faraday effect
Four-wave mixing
Nonlinear optics
Atomic vapor
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/60539
Resumo: O estudo de interações não lineares da luz com vapores atômicos tem sido fundamen- tal para a compreensão de vários problemas. Em particular, sabe-se que diferentes processos podem acontecer simultaneamente e interferir entre si. Neste trabalho investigamos a de- pendência com a frequência de dois processos: mistura de quatro ondas degenerada e rotação da polarização devido ao efeito Faraday. Usamos um único laser cw para gerar dois feixes de entrada com polarizações lineares e ortogonais, designadas por seus vetores de onda ka e ⃗kb. Estes dois feixes interagem com a amostra, gerando dois sinais de mistura de quatro ondas, nas direções 2 ⃗ka − ⃗kb e 2 ⃗kb − ⃗ka. Este é um processo degenerado com os feixes de entrada e saída sintonizados na linha D2, na transição 5S1/2 → 5P3/2, do rubídio. Nós focamos nossos estudos em um dos sinais, 2 ⃗kb − ⃗ka, e analisamos a rotação da polarização do feixe transmitido, ⃗kb, após este passar pela amostra. As medidas foram feitas em três temperaturas diferentes e com razões de intensidades entre os feixes de entrada variadas. Para altas temperaturas e baixa intensidade do feixe de prova, Ia, observamos um grande efeito de rotação da polarização no feixe de bombeio, Ib, enquanto o sinal de mistura de quatro ondas apresenta um espectro do tipo Doppler. Quando a intensidade do feixe de prova cresce, alcançando a mesma intensidade do feixe de bombeio, uma estrutura de picos aparece no espectro de mistura de quatro onda, enquanto a rotação da polarização do feixe b parece diminuir na presença do feixe de prova.
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spelling MACHADO, Raissa Penhahttp://lattes.cnpq.br/0367413877845049http://lattes.cnpq.br/8135767926752598VIANNA, Sandra Sampaio2025-02-24T13:13:27Z2025-02-24T13:13:27Z2024-08-19MACHADO, Raissa Penha. Faraday rotation and four wave mixing in rubidium vapour with intense fields. 2024. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2024https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/60539O estudo de interações não lineares da luz com vapores atômicos tem sido fundamen- tal para a compreensão de vários problemas. Em particular, sabe-se que diferentes processos podem acontecer simultaneamente e interferir entre si. Neste trabalho investigamos a de- pendência com a frequência de dois processos: mistura de quatro ondas degenerada e rotação da polarização devido ao efeito Faraday. Usamos um único laser cw para gerar dois feixes de entrada com polarizações lineares e ortogonais, designadas por seus vetores de onda ka e ⃗kb. 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Quando a intensidade do feixe de prova cresce, alcançando a mesma intensidade do feixe de bombeio, uma estrutura de picos aparece no espectro de mistura de quatro onda, enquanto a rotação da polarização do feixe b parece diminuir na presença do feixe de prova.The study of nonlinear interactions of light with an atomic sample has been fundamental for the understanding of several problems. In particular, it is well known that different pro- cesses can occur simultaneously and interfere with each other. In this work we investigate the frequency dependence of two processes: degenerated four-wave mixing and Faraday rotation, using a sample of hot rubidium atoms as a nonlinear medium. We use a single cw laser to generate two input laser beams with linear and orthogonal polarizations, labeled by their wave vectors ⃗ka and ⃗kb. These two beams interact with the sample, generating two four-wave mixing (FWM) signals in the 2 ⃗ka − ⃗kb and 2 ⃗kb − ⃗ka directions. This is a degenerated process with the input and output beams tuned in the D2 line, 5S1/2 → 5P3/2 transition, of Rb. We focused our studies in one of the FWM signals,2 ⃗kb − ⃗ka, and analyzed the rotation of polarization of the transmitted beam, ⃗kb, after it passed through the sample. Measurements were made for three temperatures and different intensity ratios between the two input beams. For high temperatures and low probe beam intensity, Ia, we observe a large Faraday rotation effect in the ⃗kb pump beam while the FWM signal presents a Doppler-type spectrum. As the probe beam intensity increases, reaching the same intensity as the b beam, a peak structure appears in the FWM signal spectra, while the Faraday rotation effect appears to diminish due to the presence of an intense a beam.engUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em FisicaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFaraday effectFour-wave mixingNonlinear opticsAtomic vaporFaraday rotation and four wave mixing in rubidium vapour with intense fieldsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Raissa Penha Machado.pdfDISSERTAÇÃO Raissa Penha Machado.pdfapplication/pdf3314515https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/60539/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Raissa%20Penha%20Machado.pdf7a8623c49ec3e13899a780e22e384474MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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