Rejilla inducida electromagnéticamente

La rejilla inducida electromagnéticamente (EIG) es un fenómeno de interferencia óptica en el que se utiliza un patrón de interferencia para construir una rejilla de difracción espacial dinámica en la materia. Las EIG se crean dinámicamente por la interferencia de la luz en materiales ópticamente resonantes y dependen de la inversión de población y/o las propiedades de coherencia óptica del material. Se demostraron por primera vez con rejillas de población en átomos. ^[1] Las EIG se pueden utilizar para fines de velocimetría atómica/molecular, ^[2] para investigar las propiedades ópticas del material, como la coherencia y los tiempos de vida de la población, ^[3] y la conmutación y el enrutamiento de la luz. ^{[4] [5]} Los efectos relacionados pero diferentes son las rejillas inducidas térmicamente y las rejillas de fotolitografía .

Condiciones de escritura, lectura y ajuste de fases para difracción EIG

Figura 1 : Escritura y lectura de un EIG

La figura 1 muestra una posible configuración del haz para escribir y leer un EIG. El período de la rejilla está controlado por el ángulo . Las frecuencias de escritura y lectura no son necesariamente las mismas. E _B se denomina haz de lectura "hacia atrás" y E _R es la señal obtenida por difracción en la rejilla. ${\displaystyle \theta }$

Las condiciones de coincidencia de fase para el EIG para la aproximación de onda plana vienen dadas por la simple relación geométrica:

${\displaystyle \sin \beta =n{\Bigl (}{\frac {\omega _{1}}{\omega _{2}}}{\Bigr )}\sin(\theta /2)}$,

donde los ángulos se dan según la Fig. 2, y son las frecuencias del haz de escritura (W, W') y de lectura (R), respectivamente, y n es el índice de refracción efectivo del medio. ${\displaystyle \omega _{1}}$ ${\displaystyle \omega _{2}}$

Figura 2 : Condiciones de coincidencia de fases para difracción EIG

Tipos de EIG

Figura 3 : Diferencia entre una "rejilla de materia" y una "rejilla de población". Los emoticones  :-( y :-) representan átomos excitados ópticamente y en estado fundamental, respectivamente.

Rejillas de materia

Los láseres de escritura forman una rejilla modulando la densidad de materia o localizando la materia (atrapándola) en las regiones de máximos (o mínimos) de los campos de interferencia de la escritura. Una rejilla térmica es un ejemplo. Las rejillas de materia tienen una dinámica lenta (milisegundos) en comparación con las rejillas de población y fase (potencialmente nanosegundos y más rápidas).

Rejillas de población

Los láseres de escritura resuenan con las transiciones ópticas de la materia y la rejilla se forma mediante bombeo óptico (véase la figura 3). Este tipo de rejilla se puede ajustar fácilmente para producir múltiples órdenes de difracción. ^[6]

Rejillas de coherencia

Una rejilla en la que los láseres de escritura forman un patrón de materia coherente. Un ejemplo es un patrón de transparencia inducida electromagnéticamente .

Aplicaciones

Generalmente se utilizan dos láseres en ángulo para construir un EIG. El EIG se utiliza para difractar un tercer láser, para monitorear el comportamiento del sustrato subyacente donde se escribió el EIG o para servir como interruptor para uno de los láseres involucrados en el proceso.

Véase también

• Coherencia atómica
• Transparencia inducida electromagnéticamente
• Ley de Bragg
• Rejilla óptica
• Quema de agujeros espectrales
• Efecto Kerr
• Espectroscopia Raman estimulada

Referencias

1. Mitsunaga, Masaharu; Imoto, Nobuyuki (1999-06-01). "Observación de una rejilla inducida electromagnéticamente en átomos de sodio fríos". Physical Review A . 59 (6). American Physical Society (APS): 4773–4776. Bibcode :1999PhRvA..59.4773M. doi :10.1103/physreva.59.4773. ISSN  1050-2947.
2. Tabosa, J (1999). "Difracción de Bragg transitoria mediante una red de población transferida: aplicación para la velocimetría de átomos fríos". Optics Communications . 165 (1–3): 59–64. Bibcode :1999OptCo.165...59T. doi :10.1016/S0030-4018(99)00228-X.
3. Cardoso, GC; et al. (2002). "Rejillas inducidas electromagnéticamente en un sistema abierto degenerado de dos niveles". Physical Review A . 65 (3): 033803. Bibcode :2002PhRvA..65c3803C. doi :10.1103/PhysRevA.65.033803..
4. Brown, Andy W.; Xiao, Min (1 de abril de 2005). "Conmutación y enrutamiento totalmente ópticos basados ​​en una rejilla de absorción inducida electromagnéticamente". Optics Letters . 30 (7). The Optical Society: 699–701. Bibcode :2005OptL...30..699B. doi :10.1364/ol.30.000699. ISSN  0146-9592. PMID  15832910.
5. Su, XM; Ham, BS (31 de enero de 2005). "Control dinámico de la brecha de banda fotónica mediante coherencia cuántica". Physical Review A . 71 (1). American Physical Society (APS): 013821. Bibcode :2005PhRvA..71a3821S. doi :10.1103/physreva.71.013821. ISSN  1050-2947.
6. Cardoso, GC; Tabosa, JWR (2002). "Formas lineales saturadas y susceptibilidades de alto orden de átomos de cesio fríos observados a través de una red de población transferida". Comunicaciones ópticas . 210 (3–6). Elsevier BV: 271–276. Código Bibliográfico :2002OptCo.210..271C. doi :10.1016/s0030-4018(02)01820-5. ISSN  0030-4018.

• Williams, Skip; Zare, Richard N.; Rahn, Larry A.; Paul, Phillip H.; Forsman, Jon W. (1994-11-01). "Efectos de rejilla térmica inducidos por láser en llamas". Optics Letters . 19 (21). The Optical Society: 1681–3. Bibcode :1994OptL...19.1681W. doi :10.1364/ol.19.001681. ISSN  0146-9592. PMID  19855620.