OSCILAÇÃO LASER VIA GANHO ÓTICO MAGNETICAMENTE ASSISTIDO EM
ÁTOMOS FRIOS
ganho ótico, cavidade ótica, laser, átomos frios
Sistemas atômicos coerentemente preparados podem dar origem a fenômenos
interessantes e inesperados como, por exemplo, a transparência eletromagneticamente
induzida (EIT). Em tal fenômeno, um meio absorvente pode se tornar transparente
mediante uma interação coerente com campos de radiação laser. Este efeito pode ser
interpretado como a criação de uma superposição coerente dos níveis atômicos
fundamentais que não é acoplada ao estado excitado pelos campos incidentes. Em
publicação recente, foi investigado o fenômeno de EIT na presença de um campo
magnético dc externo e foi demonstrado que este sistema além de cancelar a absorção
do feixe de prova pode também amplificar o feixe de prova incidente levando a um
novo mecanismo de ganho. No presente trabalho estendemos a investigação deste
mecanismo de ganho explorando o efeito de uma cavidade óptica no aumento do ganho
e finalmente alcançando a oscilação laser em tal sistema. O experimento é realizado
com átomos frios de césio obtidos a partir de uma armadilha magneto-óptica (MOT).
Usamos os subníveis Zeeman da transição cíclica do césio, que é excitado por dois
feixes coerentes, o feixe de controle e o feixe de prova com polarizações circulares e
opostas, na presença de um campo magnético dc externo. Este sistema pode produzir
ganho óptico de passagem única da ordem de 80-100% para valores moderados do
campo magnético e potência do feixe de controle. Em um primeiro conjunto de
medições, foi investigado o aumento do ganho produzido por uma cavidade óptica em
anel com diferentes perdas e finesses. Para uma cavidade de baixa finesse com um
espelho de refletividade R = 70% medimos a amplificação do feixe de prova para
diferentes parâmetros experimentais e um aumento da ordem de 14 vezes no ganho
ótico foi observado. Além disso, atingimos a oscilação laser quando uma cavidade
óptica de alta finesse com espelho de refletividade R = 99,9% foi usada. Neste caso,
mesmo quando o feixe de prova incidente é bloqueado, a auto-oscilação do sistema é
observada quando a cavidade é sintonizada em sua frequência de ressonância. Estas
observações constituem uma demonstração de um novo sistema de laser operando em
átomos frios e na apresentação iremos discutir suas possíveis aplicações.