Título
Estudio de la interacción de un láser con un ion atrapado
Autor
JOSE MANUEL VARGAS MARTINEZ
Colaborador
HECTOR MANUEL MOYA CESSA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
Actually it is possible to trap single ions in Paul or Penning traps, charged particles are confined in space via electromagnetic fields. A trapped ion can have a lot vibrational energy which is undesirable in some applications. In this thesis, starting from the Hamiltonian of a trapped ion in a harmonic potential, it is shown that is possible to get Jaynes-Cummings and anti- Jaynes- Cummings¬like transitions in the intermediate intensity regime, that is, adjusting the intensity of the laser that induce the coupling between the intemal and vibrational states of the ion proportionally to the vibrational frequency of the ion; these transitions are useful because make possible to extract the vibrational energy. In our treatment we consider that the ion and the laser are in resonance what eliminate the need of using tuned lasers.
Also, the problem of a trapped ion in a trap with time-dependent parameters interacting with a laser field is analyzed. By using a set of time-dependent unitary transformations is shown that this system is equivalent to the interaction between a quantized field and a two level system with time dependent parameters. The Hamiltonian is linearized in such a way that can be solved with methods that are found in some papers and that involve time-dependent parameters. The linearization is free of approximations and assumptions on the parameters of the system as are, for instance, the Lamb-Dicke parameter, the time-dependency of the frequency trap and the detuning, with what we can obtain the best solution for this kind of sytem.
En la actualidad es posible atrapar iones individuales en trampas de Paul o de Penning, las partículas cargadas son confinadas en el espacio mediante campos electromagnéticos. Un ion atrapado puede contener mucha energía vibracional lo cual es indeseable en ciertas aplicaciones. En esta tesis, partiendo del Hamiltoniano de un ion atrapado en un potencial armónico, se demuestra que es posible encontrar transiciones tipo Jaynes-Cummings y anti-Jaynes-Cummings en el régimen de intensidad intermedia, es decir, ajustando la intensidad del láser que induce el acoplamiento entre los estados internos y vibracionales del ion proporcionalmente a la frecuencia de vibración del ion; estas transiciones son de utilidad porque hacen posible extraer dicha energía vibracional. En nuestro tratamiento consideramos que el ion y el láser están en resonancia lo que elimina la necesidad de usar láseres sintonizables.
También se analiza el problema de un ion atrapado en una trampa dependiente del tiempo interactuando con un campo láser. Mediante un conjunto de transformaciones unitarias con parámetros dependientes del tiempo se muestra que este sistema es equivalente a la interacción entre un campo cuantizado y un sistema de dos niveles con parámetros dependientes del tiempo. El Hamiltoniano se linealiza de tal forma que puede ser resuelto mediante métodos que se encuentran en la literatura y que involucran parámetros dependientes del tiempo. La linealización está libre de aproximaciones y de consideraciones sobre los parámetros del sistema como son, por ejemplo, el parámetro de Lamb- Dicke, la dependencia temporal de la frecuencia de la trampa y la desintonía, con lo que se logra obtener la mejor solución para este tipo de sistema.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
enero de 2008
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Vargas-Martínez JM
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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