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PROPAGACIÓN DE LUZ SUBLUMÍNICA Y SUPERLUMÍNICA BASADA EN LAS OSCILACIONES COHERENTES DE LA POBLACIÓN Presentación del trabajo de investigación, Curso 07/08.

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1 PROPAGACIÓN DE LUZ SUBLUMÍNICA Y SUPERLUMÍNICA BASADA EN LAS OSCILACIONES COHERENTES DE LA POBLACIÓN Presentación del trabajo de investigación, Curso 07/08 Máster de Física Fundamental UCM Francisco Arrieta Yáñez Tutores: -Dr. Oscar Gomez Calderón -Dra. Sonia Melle

2 Luz lenta, luz rápida. Velocidad de grupo -Propagación de ondas electromagnéticas monocromáticas: Velocidad de fase fase E z Velocidad de los puntos de fase constante

3 Luz lenta Luz rápida -Propagación de pulsos en medios dispersivos: Velocidad de grupo: Velocidad de propagación del lugar geométrico donde todas las componentes de frecuencia están en fase Diferentes v p Pulso Medio

4 Pico de absorción en la frecuencia de resonancia Índice para un material con una resonancia: Situación usual Zona de máxima dispersión (anómala) en la resonancia Relaciones de Kramers-Kroning

5 Creación de pozos en la absorción por técnicas de coherencia cuántica (interferencias destructivas de distinto tipo). Obtención de luz lenta o rápida: Zonas de alta dispersión Luz lenta accesible en los pozos de absorción. La pendiente del índice cambia: Dispersión normal en la resonancia

6 Algunas formas de conseguir luz lenta… Electromagnetic Induced transparency: Propuesto independientemente por Kocharovskaya y Khanin (Inst. of Applied Physics, Russia) en 1988, y Stephen E. Harris (Stanford) en Interferencia cuántica entre funciones de onda electrónicas. Coherent Population Oscillations R. W. Boyd (Rochester), D. J Gauthier (Duke)… Interferencia de los campos electromagnéticos externos.

7 Transparencia inducida electromagnéticamente (EIT) Real andimaginary parts of the complex refractive index for system: pump = detuning ( ) Coupling field C Probe field P a Interferencia entre las probabilidades de transición 2 3 y 1 3 L. Hau et al: Light speed reduction to 17 m/s in an ultracold atomic gas, Nature 397 (1999)

8 Oscilaciones Coherentes de la Población (CPO) Intensidad Población Inversión de población: W = >> 1/

9 L Conocida la dispersión, queremos saber el desfase experimentado por la señal modulada: - + Pulso con dos frecuencias Índice de grupo asociado: 2 c

10 c Frecuencia central de CPO 2 c

11 Intensidad de bombeo umbral. Intensidad de bombeo de saturación. PROPAGACIÓN SUPERLUMÍNICA: INTRODUCCIÓN DE BOMBEO Ecuaciones de matriz densidad + aproximación adiabática

12 TRABAJO REALIZADO

13 Estudio y observación del fenómeno de CPO Medición de retrasos en señales moduladas generados por esta técnica Aportación al fenómeno: OBJETIVOS Introducción de un nuevo parámetro que permita controlar el régimen de propagación. Optimización de los retardos / adelantos obtenidos

14 Introducción de dos campos de bombeo (debil y fuerte) desintonizados en. Forzamiento de las oscilaciones de la población.

15 Dispositivo experimental Fractional delay

16

17 Cambio en la propagación (sublumínica- superlumínica) con la fase. El máximo fractional delay aumenta linealmente con la modulación del bombeo Resultados I: Fractional delay vs. Diferentes modulaciones de bombeo

18 Resultados II: Fractional delay vs. Diferentes frecuencias de modulación.

19 Resultados II: Fractional delay vs. Diferentes frecuencias de modulación.

20 Resultados II: Fractional delay vs. Diferentes frecuencias de modulación.

21 CONCLUSIONES: Conseguimos cambiar de régimen de propagación con la fase entre las modulaciones. Incluso a frecuencias << c, obtenemos mejores resultados que sin modular el bombeo. Con bombeos << P s (bombeo de saturación) obtenemos mayores advancements. Limitacion experimental: Erbio ms: Anchura del hueco 1/ kHz Búscar otros sistemas para pulsos muy cortos (semiconductores, etc). PERSPECTIVAS:

22 Gracias a Oscar y Sonia, y a toda la gente de la escuela de óptica que me ha ayudado con este trabajo (Miguel Angel Antón, Fernando Carreño, Jose Miguel Ezquerro…).

23 Propagación de pulsos: Luz lenta z

24 Propagación de Pulsos: Luz Rápida z


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