Trinidadians Exploring London

liberdade para se mover no plano x-y. O movimento do detector em y é independente do resto do acoplador, de forma que o alinhamento entre o

diodo e a lente indicada por (2) na Fig. 3.7é um processo delicado. Contudo,

o movimento em x é acoplado, de forma a facilitar o deslocamento do conjunto durante as medições.

3.4

Procedimento de aquisição de dados

Após montada a implementação óptica para a geração dos estados, pas- samos aos procedimentos de detecção. Estes serão apresentados em duas etapas: alinhamento dos sistemas ópticos e varreduras para medições em coincidência.

Na primeira etapa detalhamos o processo de alinhamento de todo o sistema, necessária para que as considerações a respeito da simetria da amplitude Φ sejam válidas. Uma vez garantida a simetria da amplitude, as posições dos parafusos dos deslocadores na direção x, definida como paralela à superfície da mesa óptica e ortogonal à direção de propagação do feixe, são

associadas a eixos de coordenadas nos quais x =0 coincide com o ponto no

qual a intensidade I_{= |}Φ_|2é máxima.

Já a segunda etapa, que chamamos de mapeamento, consiste em sequên- cias de varreduras de dois dos quatro detectores enquanto os outros dois são mantidos fixos em posições que variam em incrementos iguais a cada nova varredura. Desta forma, pode-se utilizar o conjunto de varreduras para construir um mapa de detecções em coincidência.

3.4.1 Alinhamento

Para obtermos os mapas de detecções em coincidência mencionados anteri- ormente, com os quais pretendemos caracterizar o estado de um bifóton e

3.4. Procedimento de aquisição de dados confirmar a ocorrência de eventos de geração de dois bifótons emaranhados em estados de caminho transversal, começamos por alinhar todo o sistema óptico ao longo de uma direção estabelecida por diversas íris de abertura variável. O alinhamento começa pela lente SL1, que é introduzida e alinhada de forma a não perturbar o caminho previamente estabelecido. A partir desta, prosseguimos para a lente SL2. Em ambos os casos o alinhamento é feito de forma que a introdução da lente não desvie o feixe de bombeamento do caminho pré-alinhado e demarcado pelas íris.

Após o alinhamento destas duas lentes, que permanecerão imóveis pelo resto do experimento, podemos determinar uma posição zero para cada detector por meio de varreduras de calibração, que consistem em varrer cada detector e encontrar a posição para o parafuso do seu respectivo deslocador que corresponda ao máximo de intensidade para as detecções simples de fótons vindos do cristal. Nesta etapa utilizamos iris após a lente SL2, de forma a definir um perfil mais estreito para a varredura. Em seguida, man- tendo os detectores fixos nas posições de zero encontradas no passo anterior, alinhamos a lente CL para encontrar a sua posição zero, que corresponderá ao ponto de máxima detecção numa varredura da posição do deslocador sobre o qual a lente CL se encontra.

Tendo alinhado as lentes antes do plano das fendas, passamos para as lentes IL e FL, realizando um processo de varredura similar ao feito para a lente CL. Após o alinhamento dos elementos ópticos, seguimos com o posicionamento da fenda dupla. Esta deve estar centrada sobre o eixo de propagação com o máximo de precisão possível, pois o estado após a fenda dependerá da amplitude do bifóton sobre cada fenda e, em nosso modelo, assumimos simetria desta amplitude em relação ao centro do feixe e das fendas.

Este processo começa com uma varredura das fendas tendo a lente IL entre as fendas e os detectores. Esta lente projetará uma imagem ampliada

3.4. Procedimento de aquisição de dados em 4x do plano das fendas sobre o plano de detecção, permitindo que tenhamos maior resolução para identificar cada fenda. A varredura da fenda dupla fornece um perfil de intensidade em função da posição do parafuso do deslocador sobre o qual as fendas estão montadas. Desta forma é possível calcular a posição deste parafuso que corresponde ao alinhamento do centro do conjunto de fendas ao zero do sistema óptico. Em seguida, procedemos, ainda com a lente IL, uma varredura dos detectores, em um intervalo simétrico em torno dos respectivos zeros, grande o suficiente para abranger completamente a imagem das fendas. Esta segunda varredura tem por objetivo confirmar que o centro das fendas coincide com o centro dos eixos de x de cada detector e observar se a iluminação é de fato simétrica, comparando as contagens integradas ao longo da imagem de cada fenda.

3.4.2 Mapeamento

Após confirmar que a iluminação é simétrica e o sistema se encontra de- vidamente centrado, deslocamos a lente IL para fora do caminho óptico e introduzimos a lente FL, que efetuará a transformada de Fourier óptica do plano das fendas sobre o plano dos detectores. Podemos, então, iniciar o processo de varredura dos mapas. Como os detectores D1 e D4 enxergam imagens espelhadas em relação aos detectores D2 e D3, isolamos estes pares de detectores, escolhendo D1 e D2 como detectores estacionários e varrendo

D3 e D4 ao longo de um intervalo simétrico, de₋1 mm a 1 mm nos eixos

definidos durante a etapa de alinhamento. Este intervalo foi escolhido por abranger as principais características do padrão que desejamos observar sem, contudo, utilizar muitos pontos ou passos muito largos entre cada ponto, evitando assim medições com tempos totais exageradamente longos ou ma- pas com baixa resolução. Para nosso caso, em que utilizamos orifícios de 100 µm de raio para dar resolução espacial aos detectores, decidimos adotar um passo também de 100 µm, de forma que 21 pontos são medidos em cada

3.4. Procedimento de aquisição de dados linha.

Como desejamos formar um mapa e não apenas uma curva, após termos varrido um intervalo, os detectores fixos são movidos para uma nova posição e o processo é repetido, seguindo sempre a mesma direção de varredura, para evitar imprecisões devido a imperfeições no movimento dos deslocadores,

como indicado na Fig. 3.8. Este processo é repetido até que os detectores

fixos, inicialmente em₋1 mm, cheguem a 1 mm.

x₂

x₃

Figura 3.8: Descrição esquemática do processo de varredura para geração dos mapas de detecção em coincidência. Para exemplificar o processo con-

sideramos as posições x2 e x3 dos detectores D2 e D3. Vemos que D2 é

mantido fixo ao longo de cada linha enquanto D3 se move. Ao fim de uma linha D2 avança e D3 retorna à posição inicial. Os quadrados indicam que a detecção em coincidência não é feita em um único ponto, mas ao longo de um intervalo determinado pelo diâmetro dos orifícios colocados na frente de cada detector.

A contagem de fótons e subsequente processamento para detecção de coincidências entre detectores é feita utilizando um sistema eletrônico de- senvolvido na UFMG por Álvaro Nunes Oliveira, baseado em um diagrama disponibilizado pelo laboratório do Prof. Aephraim Steinberg, da Universi-

3.5. Lidando com dois bifótons