Bombeo óptico
El bombeo óptico es un método para crear una inversión de población en una sustancia mediante la exposición a radiación electromagnética de una frecuencia más alta que la frecuencia de una transición de inversión cuántica. Este método, que hace posible cambiar los electrones de los átomos de un subnivel magnético a otro, formó la base para la creación de un generador de luz cuántica: un láser .
Teoría
El método fue descubierto en 1950 por Alfred Kastler , cuando un haz de luz de la frecuencia adecuada eleva átomos o moléculas a un nivel de energía superior, sin ocupar todos los subniveles. De esto se deduce que durante las transiciones inversas de los átomos al estado fundamental, la luz se propaga de manera desigual en diferentes direcciones y está parcialmente polarizada en cada dirección. Si el campo electromagnético aplicado a los átomos elevados tiene la energía fotónica necesaria para inducir transiciones entre los subniveles ocupados y desocupados, y la luz emitida cambia tanto la polarización como la distribución espacial, tal cambio indica que la radiofrecuencia está en resonancia con la diferencia de energía. El método de bombeo óptico de Kastler se ha convertido en un medio para señalar la ubicación de subniveles de estados atómicos elevados.
Se cree que durante el bombeo óptico, el átomo se orienta al nivel, pero debido a la naturaleza cíclica de este proceso, el electrón enlazado en realidad experimenta repetidas excitaciones y decaimientos entre los subniveles de los estados superior e inferior. La polarización y la frecuencia de bombeo del láser determinan a qué subniveles se orienta el láser.
Notas
En la práctica, es posible que no se produzca un bombeo óptico completamente coherente debido a un aumento en la potencia del ancho de línea de transición y efectos indeseables como la captura de estructuras hiperfinas y la captura de radiación. En consecuencia, la orientación de un átomo en un caso más general depende de la frecuencia, intensidad, polarización, ancho de banda espectral del láser , del ancho de línea y de la probabilidad de transformación de la transición absorbente.