El bombeo óptico es un proceso en el que se utiliza la 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 láser para bombear el medio láser activo a fin de lograr la inversión de población . La técnica fue desarrollada por el premio Nobel de 1966 Alfred Kastler a principios de los años cincuenta. [2]
El bombeo óptico también se utiliza para bombear cíclicamente electrones unidos 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 la capa externa , esto significa que el electrón se bombea coherentemente a un único subnivel hiperfino (etiquetado como ), que está definido 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 sufrirá repetidas excitaciones y desintegraciones 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, es posible 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 estructuras hiperfinas y el atrapamiento de radiación . Por lo tanto, la orientación del átomo depende más generalmente de la frecuencia, intensidad, polarización y ancho de banda espectral del láser, así como del ancho de línea y la probabilidad de transición de la transición absorbente. [3]
Un experimento de bombeo óptico se encuentra comúnmente en los laboratorios de estudiantes de física, donde se utilizan isótopos de gas rubidio y se muestra la capacidad de la radiación electromagnética de radiofrecuencia (MHz) para bombear y desactivar eficazmente estos isótopos .
