Ganho ótico magneticamente assistido em um sistema de dois níveis com degenerescência Zeeman

Abstract

A transparência eletromagneticamente induzida (EIT do inglês Electromagnetically Induced Transparency) é um fenômeno bem investigado, especialmente usando sistemas de dois níveis com degenerescência Zeeman (DTLS do inglês Degenerate Two-Level Systems). Em tais sistemas, a observação do espectro de EIT requer que o momento angular do estado fundamental seja maior que o momento angular do estado excitado, mais especificamente, é preciso ter uma transição do tipo 𝐹 ↔ 𝐹 − 1. Neste trabalho investigamos o efeito de um campo magnético externo no espectro de EIT usando um ensemble de átomos frios de césio obtido a partir de uma armadilha magneto-ótica (MOT do inglês Magneto Optical Trap). No experimento, a transição 𝐹 = 3 ↔ 𝐹′ = 2 da linha D2 da estrutura hiperfina do césio é coerentemente excitada por um feixe de controle e um feixe de prova, com polarizações circulares e opostas, na presença de um campo magnético transversal. Nestas condições observamos um ganho magneticamente assistido na transmissão do feixe de prova para determinados valores do campo magnético aplicado e da potência do feixe de controle. O efeito observado pode ser modelado teoricamente em uma configuração atômica mais simples (𝐹 = 1 ↔ 𝐹′ = 0), considerando que o campo magnético produz transferências de população entre os subníveis Zeeman do estado fundamental, o que permite em boa aproximação reproduzir os principais resultados observados experimentalmente.