Lasers semicondutores em cavidade estendida aplicados à espectroscopia de alta resolução

Orientador: Artemio ScalabrinTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Montamos um Laser Semicondutor em Cavidade Estendida (LSCE) para contornar algumas limitações de diodos laser isolados como pequeno intervalo de sintonia, grande largura de linha e regiões espectrais inacessíveis. Usamos a configuração Littman-Metcalf devido a algumas vantagens importantes, uma das quais é a alta seletividade espectral devido ao uso de uma grade de difração com incidência rasante e dupla passagem. Esta configuração permitiu sintonia contínua de 10 GHz e descontínua de ± 5 nm, fornecendo potência útil de 3 mW em um feixe elíptico estável usando um diodo laser comercial sem coberturas refletoras ou anti-refletoras especiais. Usando controle de temperatura ativo e uma fonte de corrente comercial de boa qualidade estimamos uma largura de linha de 2 MHz. Este protótipo foi empregado como um espectrômetro laser no estudo da estrutura hiperfina e desvios isotópicos de um conjunto de linhas espectrais intensas do titânio próximas a 845 nm (DJ = -1; a 5Fi ® z 5Djodd). Através de uma Lâmpada de Cátodo Oco ("Hollow Cathode Lamp"), com um cátodo de titânio metálico não enriquecido e uma atmosfera de argônio, produzimos uma amostra gasosa de átomos refratários altamente populada nos níveis metaestáveis inferior. A escala de freqüências foi calibrada pelos picos de transmissão de um interferômetro Fabry-Perot confocal com 'Free-Spectral Range' de 75 MHz. Usando técnicas de espectros copia sub-doppler resolvemos a estrutura hiperfina e isotópica deste interessante átomo na região de 845 mm, obtendo desvios isotópicos e constantes hiperfinas com grande precisão, e permitindo a separação dos desvios isotópicos específicos e de campoAbstract: We use an Extended Cavity Semiconductor Laser (ECSL) to overcome some drawbacks of solitary diode lasers as limited tuning range, large linewidth and inaccessible spectral regions. The Litman-Metcalf configuration was used because of its several advantages, e.g., a very small passband due to using a grating in double passage grazing incidence. This laser configuration allowed 10 GHz continuous and ± 5 nm discontinuous tuning range, with 3 mW output power in a stable elliptical beam, using a commercial diode laser with no special coatings. With a good commercial power supply and active temperature control we estimated a 2 MHz linewidth. Employing this ECSL as a laser spectrometer we investigated by saturated absorption sub-Doppler techniques a strong set of DJ = -1(a 5Fi ® z 5Djodd) lines of neutral titanium in the vicinity of 845 nm. Using a home made hollow cathode lamp with as non-enriched titanium cathode and argon buffer gas we produced a gaseous sample with highly populated lower metastable levels. The frequency scale was calibrated by the transmission peaks of a Fabry-Perot confocal interferometer with 75 MHz free spectral range. This apparatus enabled us to extract precise isotope shifts and hyperfine splitting constants from the even and odd isotopes, allowing separation of the field and specific mass shifts contributionsDoutoradoFísicaDoutor em Ciência