El bombeo óptico es un proceso en el que se utiliza luz para elevar (o "bombear") electrones desde un nivel de energía más bajo en un átomo o molécula a uno más alto. Se utiliza comúnmente en la construcción de láseres para bombear el medio láser activo de modo de lograr la inversión de población . La técnica fue desarrollada por el ganador del Premio Nobel de 1966, Alfred Kastler, a principios de la década de 1950. [2]
El bombeo óptico también se utiliza para bombear cíclicamente electrones ligados dentro de un átomo o molécula a un estado cuántico bien definido . Para el caso más simple de bombeo óptico coherente de dos niveles de una especie atómica que contiene un solo electrón de capa externa , esto significa que el electrón se bombea coherentemente a un solo subnivel hiperfino (etiquetado ), que se define por la polarización del láser de bombeo junto con las reglas de selección cuántica . Tras el bombeo óptico, se dice que el átomo está orientado en un subnivel específico, sin embargo, debido a la naturaleza cíclica del bombeo óptico, el electrón ligado en realidad experimentará una excitación y decaimiento repetidos entre los subniveles de estado superior e inferior. La frecuencia y la polarización del láser de bombeo determinan el subnivel en el que está orientado el átomo.
En la práctica, puede que no se produzca un bombeo óptico completamente coherente debido a la ampliación de potencia del ancho de línea de una transición y a efectos indeseables como el atrapamiento de la estructura hiperfina y el atrapamiento de la radiación . Por lo tanto, la orientación del átomo depende de manera más general de la frecuencia, la intensidad, la polarización y el ancho de banda espectral del láser, así como del ancho de línea y la probabilidad de transición de la transición absorbente. [3]
En los laboratorios de estudiantes de física es común encontrar un experimento de bombeo óptico que utiliza isótopos de gas rubidio y muestra la capacidad de la radiación electromagnética de radiofrecuencia (MHz) para bombear y desbombear eficazmente estos isótopos .
