Óptica Moderna Fundamentos e aplicações - Fotonica.ifsc.usp.br ...

226<br />
Interação luz-matéria: tratamento semi-clássico<br />
multiplicarmos a eq. (10.24) por Δνsat, o resultado é um ganho cuja<br />
dependência é do tipo dada pela eq. (10.32).<br />
Segundo, a intensidade de saturação no caso não homogêneo não<br />
depende da forma de linha, mas apenas de Δν. Isto é, Is não depende de<br />
g(ν) conforme ocorre na intensidade de saturação para o caso homogêneo.<br />
10.8 Espectroscopia de saturação<br />
Para apreciarmos melhor a diferença entre o comportamento da<br />
saturação em meios como alargamentos homogêneo e não homogêneo,<br />
vamos considerar o caso em que um campo forte, de freqüência ν, é<br />
aplicado a um meio que pode absorver a luz. Simultaneamente, um feixe<br />
de sonda bem fraco, de freqüência ν′ , é usado para medir o ganho γ( ν ′ ).<br />
Nosso objetivo é determinar a forma da curva de ganho para as duas<br />
situações.<br />
ν′<br />
Vamos considerar inicialmente o caso homogêneo. O ganho em<br />
é dado pela eq. (10.18), que transcrevemos abaixo:<br />
2<br />
λ<br />
γ ( ν′ ) = ΔN<br />
g(<br />
ν′ )<br />
(10.34)<br />
2<br />
8πn<br />
τ<br />
onde ΔN é a inversão de população na presença do campo forte em ν,<br />
dada pela eq. (10.6), que quando usada com a equação do ganho leva a:<br />
( )<br />
( ) ⎟ ⎟⎟⎟<br />
⎛<br />
⎞<br />
⎜<br />
2<br />
2 2<br />
⎜<br />
1+<br />
4π<br />
ν − ν 0 T2<br />
γ(<br />
ν′ ) = γ 0 ( ν′ )<br />
2 2<br />
⎜ 2<br />
2 2 μ E 0<br />
⎜1<br />
+ 4π<br />
ν − ν 0 T2<br />
+ g1T2τ<br />
2<br />
⎝<br />
h ⎠<br />
S. C. Zilio Óptica Moderna – Fundamentos e Aplicações<br />
esp<br />
(10.35)<br />
onde E0 é a amplitude do campo forte em ν e γ0( ν′ ) é a função ganho não<br />
saturado:<br />
2<br />
λ<br />
γ 0 ( ν′ ) = ΔN<br />
0 g(<br />
ν′ )<br />
(10.36)<br />
2<br />
8πn<br />
τ<br />
e g( ν′<br />
) é, neste caso, a função Lorentziana. Assim, vemos que o ganho<br />
tem a mesma dependência em freqüência que o ganho não saturado, mas<br />
sua magnitude é reduzida pelo fator dentro do parêntesis da eq. (10.35).<br />
esp