Bombeo óptico

El bombeo óptico es un proceso en el cual la luz es usada para levantar (o "bombear") electrones de un nivel de energía más bajo en un átomo o molécula hacia un nivel más alto. Es generalmente utilizado en la construcción de láseres, para bombear el medio activo láser con el objetivo de conseguir una población invertida. La técnica fue desarrollada en 1966 por el ganador del premio Nobel Alfred Kastler a inicios de la década de 1950.^[2]​

El bombeo óptico es también utilizado para bombear cíclicamente electrones unidos dentro de un átomo o molécula a un estado cuántico bien definido.Para el caso más simple de bombeo óptico coherente de dos niveles de una especie atómica que contiene un solo electrón de capa externa, esto significa que el electrón es coherentemente bombeado a un único subnivel hiperfino (etiquetado ${displaystyle m_{F}!}$ ), el cual es definido por la polarización de la bomba láser junto con las reglas de selección cuántica. Tras el bombeo óptico, se dice que el átomo está orientado en un subnivel ${displaystyle m_{F}!}$ específico, sin embargo debido a la naturaleza cíclica del bombeo óptico el electrón ligado en realidad experimentará repetidas excitaciones y decaimientos entre los subniveles de estado superior e inferior. La frecuencia y la polarización de una bomba láser determina en cuál subnivel ${displaystyle m_{F}!}$ el átomo está orientado.

En la práctica, es posible que no se produzca un bombeo óptico completamente coherente debido a la ampliación de potencia de la línea espectral de una transición y efectos indeseables tales como atrapamientos de estructuras hiperfinas y atrapamientos de radiación. Por lo tanto la orientación del átomo depende más generalmente de la frecuencia, intensidad, polarización, ancho de banda espectral del láser así como la línea espectral y la probabilidad de transición de la transición absorbente.^[3]​

Experimentos de bombeo óptico son comúnmente encontrados en laboratorios universitarios de física, que utilizan isótopos de gas rubidio y muestran la capacidad de la radiación electromagnética de radiofrequencia (MHz) para bombear y extraer estos isótopos de manera efectiva.