Generación de paquetes de ondas de átomos Rydberg con pulsos láseres de femtosegundos

J. PRECLIKOVA; M. KOZÁK; D. FREGENAL; O. FRETTE; B. HAMRE; B.T. HJERTAKER; J.P. HANSEN; L. KOCBACH

Rosario

Encuentro; VI Encuentro Sudamericano de Colisiones Inelásticas en la Materia; 2012

La concepción de una superposición de estados Rydberg excitados por pulsos de láser corto como un paquete de ondas data de 25 años atrás [1]. Los paquetes de onda son estados cuánticos bien localizados espacialmente y su investigación contribuye a la comprensión de la transición entre la física clásica y la cuántica. En cuanto a su aplicación, la manipulación controlada de estados Rydberg es una herramienta importante para la computación e información cuántica.Desde su formulación, el estudio experimental de la dinámica de paquetes de onda Rydbergs ha seguido el desarrollo de la tecnología de láseres ultrarrápidos, desde el régimen de los picosegundos a los femtosegundos. En los primeros experimentos, un pulso de picosegundos de duración excitaban el paquete de ondas, y un segundo pulso lo ionizaba, detectándose el electrón emitido. Posteriormente se propuso el método de espectroscopía óptica de Ramsey,  en el cual la determinación de la población final de estados creados con un par de pulsos se hace mediante la técnica de ionizaciónselectiva por campos (SFI por sus siglas en inglés). La espectrometría de Ramsey requiere del control preciso del tiempo entre los dos pulsos láser a nivel del femtosegundo para una  manipulación precisa de la diferencia de fase entre los pulsos. La población de estados resultante exhibe un patrón oscilante en función de la diferencia temporal caracterizado por oscilaciones rápidas con frecuencias ópticas y modulaciones más lentas relacionadas con la dinámica del paquete de ondas.En este trabajo estudiamos la dinámica de paquetes de onda de estados Rydbergsproducidos por excitación de átomos de Li(3d) por pares de pulsos láser de femtosegundos separados por un lapso de tiempo dado. Los paquetes excitados consisten principalmente de estados f, con números cuánticos principales n=22-32. Para analizar la dinámica del paquete medimos espectros de la población de estados del paquete de onda final como función del tiempo entre pulsos. A partir de los interferogramas obtenidos es posible determinar la dependencia de los distintos estados excitados con respecto a las características de los pulsos que producen la excitación. El tiempo medido de separación entre pulsos varía desde el rango de los femtosegundos al rango de los picosegundos. En el rango de los picosegundos se observa el batido típico asociado con el período de los orbitales clásicos.En este trabajo presentamos también mediciones realizadas con dos pulsos, uno transformado de Fourier limitado y otro chirpeado. Esta técnica permite cierta manipulación controlada de la fase del paquete de ondas creado. Fase que juega un rol crucial en la dinámica posterior del paquete,en relación con su resurgimiento y su dispersión temporal.