Propagação de pulsos de luz ultracurtos em um ensemble de átomos de rubídio-87

Abstract

Neste TCC, estudamos a mudança do formato de um pulso de luz ultracurto ao se propagar por uma amostra de muito átomos de rubídio-87. Para isso, modelamos nosso problema considerando os átomos como sistemas de dois níveis, interagindo com um pulso ultracurto secante hiperbólico de largura temporal de 100 femtossegundos, ressonante com a frequência da transição 5²S1/2 → 52P1/2 do átomo de rubídio-87. Dessa forma, resolvemos numericamente as equações de Maxwell-Bloch a partir do algoritmo de Runge-Kutta implementado na linguagem de programação C. Nestas equações são acopladas as equações ópticas de Bloch que descrevem a evolução temporal da matriz densidade conforme o pulso provoca transições do estado fundamental 5²S 1/2 para o estado excitado 5² P 1/2, produzindo, assim, uma polarização no meio. Também está acoplada a equação de Maxwell reduzida, que descreve as modificações no pulso devido a essa polarização. Essas soluções são obtidas para pulsos de área entre 0 e 6π, onde estudamos tanto o comportamento da área do pulso, quanto as modificações que a envoltória sofre ao se propagar pelo meio atômico. Todos os nossos resultados estão de acordo com a literatura científica, incluindo a obtenção do fenômeno da transparência auto induzida