dc.contributor.author |
Chaparro González, Daniel
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dc.date |
2019 |
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dc.date.accessioned |
2020-03-23T09:57:06Z |
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dc.date.available |
2020-03-23T09:57:06Z |
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dc.date.issued |
2020-03-23 |
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dc.identifier.uri |
http://hdl.handle.net/11201/151092 |
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dc.description.abstract |
[eng] The present work constitutes a study on the generation and control of
optical pulses in different kind of semiconductor lasers and their potential
application to remote measurement systems. First, a brief introduction to
the techniques most commonly used for the realization of remote measurements by light will be made and the benefits with which semiconductor lasers
can contribute to these techniques in both continuous and pulsed emission
will be justified. Next, it will be described the generation of pulse trains that
takes place in an experimental assembly formed by a vertical cavity surface
emitting laser with emission at 980 nm in an external cavity configuration
through two mechanisms: cross-reinjection of polarization in the laser and
mode-locking by coupling the laser to a resonant saturable absorber mirror.
The possibility of controlling the number of pulses in the train through the
electrical modulation of the laser bias current will be studied and the capacity of generating different pulse patterns by activating and deactivating
the electrical modulation will be demonstrated. Next, an adaptation of the
mentioned experimental assembly will be carried out in which the propagating medium for light will be changed from being air to optical fiber. A first
fiber laser assembly will be studied consisting in a unidirectional ring configuration in which the gain medium will be a semiconductor optical amplifier
with emission at 1550 nm and, almost exclusively, in a single polarization.
Under this scheme, it will be pursued to reproduce the generation of pulses
under the same mechanisms previously exposed for the system emitting at
980 nm and it will be shown how the pulses obtained with this system can
be used to perform ranging measurements. The relevant role played by the
evolution of the polarization in its trip along the optical fiber in the previous configuration and the difficulty on its deterministic control will lead
to the exploration of new topologies for the experimental configuration of
the fiber laser. A configuration of two coupled loops, known as a figure-ofeight and formed by polarization-maintaining fibers, capable of generating
different highly stable pulse train regimes, having a width of the order of femtoseconds, will be described through the variation of the laser bias current.
Finally, the construction of a fully optical reinjection branch added to the
experimental assembly will allow the selection of a single pulse of the train
and its subsequent reinjection in it will be described, and the possibility of
erasing a previously written pulse will also be demonstrated. The ability to
write and delete multiple pulses on the train at will proves their nature as
temporal localized structures and demonstrates the possibility of using such
a system as an all-optical generator of arbitrary ultra-short pulse patterns. |
ca |
dc.description.abstract |
[spa] El presente trabajo constituye un estudio sobre la generaci´on y control
de pulsos ´opticos en diferentes tipos de l´aseres de semiconductor y su potencial aplicaci´on a sistemas de medidas a distancia. En primer lugar, se
realizar´a una breve introducci´on a las t´ecnicas m´as com´unmente empleadas
para la detecci´on y realizaci´on de medidas a distancia mediante la luz y se
justificar´an los beneficios que los l´aseres de semiconductor pueden aportar a
dichas t´ecnicas tanto en emisi´on continua como en emisi´on pulsada. Seguidamente, se describir´a la generaci´on de trenes de pulsos que tiene lugar en un
montaje experimental formado por un l´aser de semiconductor de emisi´on superficial en cavidad vertical externa con emisi´on a 980 nm a trav´es de dos
mecanismos: la reinyecci´on cruzada de polarizaci´on en el l´aser y enganche
de modos mediante el acople a un espejo resonante de absorbente saturable.
Se estudiar´a la posibilidad de controlar el n´umero de pulsos en dicho tren a
trav´es de la modulaci´on el´ectrica de la corriente de alimentaci´on del l´aser,
demostrando la posibilidad de generar diferentes patrones de pulsos mediante
la activaci´on y desactivaci´on de la modulaci´on el´ectrica. A continuaci´on, se
realizar´a una adaptaci´on de dicho montaje experimental en el que el medio
propagante para la luz pasar´a de ser el aire a ser fibra ´optica. Se estudiar´a
un primer montaje de l´aser en fibra en configuraci´on de anillo unidireccional
en el que el medio de ganancia pasar´a a ser un amplificador ´optico de semiconductor con emisi´on a 1550 nm y, casi exclusivamente, en una ´unica polarizaci´on. Bajo dicho esquema, se perseguir´a reproducir la generaci´on de
pulsos bajo los dos mismos mecanismos expuestos previamente para el sistema emitiendo a 980 nm y se mostrar´a c´omo los pulsos obtenidos con este
sistema permiten ser usados para realizar medidas a distancias. El papel
relevante jugado por la evoluci´on de la polarizaci´on en su viaje a lo largo de
la fibra ´optica en la configuraci´on anterior y la dificultad en el control determinista de la misma, llevar´an a la exploraci´on de nuevas topolog´ıas para la
configuraci´on experimental del l´aser en fibra. Se describir´a una configuraci´on
de dos bucles acoplados, conocida como figura de ocho y formada por fibras
mantenedoras de la polarizaci´on, capaz de generar diferentes reg´ımenes de
trenes de pulsos altamente estables, que presentan una anchura del orden de
los femtosegundos, a trav´es de la variaci´on de la corriente de alimentaci´on del
l´aser. Finalmente, se describir´a la construcci´on de una rama de reinyecci´on
completamente ´optica a˜nadida al montaje experimental que permitir´a la selecci´on de un ´unico pulso del tren y su posterior reinyecci´on en el mismo y
se demostrar´a, tambi´en, la posibilidad de borrar un pulso previamente escrito. La capacidad de escribir y borrar a voluntad m´ultiples pulsos en el tren
prueba la naturaleza de los mismos como estructuras localizadas y demuestra
la posibilidad de usar dicho sistema como un generador ´optico de patrones
arbitrarios de pulsos ultracortos |
ca |
dc.description.abstract |
[cat] El present treball constitueix un estudi sobre la generaci´o i control de polsos `optics en diferents tipus de l`asers de semiconductor i el seu potencial
aplicaci´o a sistemes de mesures a dist`ancia. En primer lloc, es realitzar`a una
breu introducci´o a les t`ecniques m´es comunment emprades per a la detecci´o i
realitzaci´o de mesures a dist`ancia mitjan¸cant la llum i es justificaran els beneficis que els l`asers de semiconductor poden aportar a aquestes t`ecniques tant
en emissi´o cont´ınua com en emissi´o polsada. Seguidament, es descriur`a la
generaci´o de trens de polsos que t´e lloc en un muntatge experimental format
per un l`aser de semiconductor d’emissi´o superficial en cavitat vertical externa
amb emissi´o a 980 nm a trav´es de dos mecanismes: la reinjecci´o creuada de
polaritzaci´o en el l`aser i enganxament de modes mitjan¸cant l’acoblament d’un
mirall ressonant d’absorbent saturable. S’estudiar`a la possibilitat de controlar el nombre de polsos en aquest tren a trav´es de la modulaci´o el`ectrica del
corrent d’alimentaci´o del l`aser, demostrant la possibilitat de generar diferents patrons de polsos mitjan¸cant l’activaci´o i desactivaci´o de la modulaci´o
el`ectrica. A continuaci´o, es realitzar`a una adaptaci´o de l’esmentat muntatge
experimental en qu`e el medi propagant per a la llum passar`a de ser l’aire a ser
fibra `optica. S’estudiar`a un primer muntatge de l`aser en fibra en configuraci´o
d’anell unidireccional en qu`e el medi de guany passar`a a ser un amplificador
`optic de semiconductor amb emissi´o a 1550 nm i, gaireb´e exclusivament, en
una `unica polaritzaci´o. Sota aquest esquema, es perseguir`a reproduir la generaci´o de polsos sota els dos mateixos mecanismes exposats pr`eviament per al
sistema emetent a 980 nm i es mostrar`a com els polsos obtinguts amb aquest
sistema poden ser usats per a realitzar mesures de dist`ancies. El paper rellevant jugat per l’evoluci´o de la polaritzaci´o en el seu viatge al llarg de la fibra
`optica a la configuraci´o anterior i la dificultat en el control determinista de
la mateixa, han de portar a l’exploraci´o de noves topologies per a la configuraci´o experimental del l`aser en fibra. S’ha desenvolupat una configuraci´o
de dos bucles acoblats, coneguda com a figura de vuit i formada per fibres
mantenidores de la polaritzaci´o, capa¸c de generar diferents r`egims de trens
de polsos altament estables, que presenten una durada temporal de l’ordre
dels femtosegons, a trav´es de la variaci´o del corrent d’alimentaci´o del l`aser.
Finalment, es descriur`a la construcci´o d’una branca de reinjecci´o completament `optica afegida al muntatge experimental que permetr`a la selecci´o d’un
´unic pols del tren i la seva posterior reinjecci´o en el mateix i es demostrar`a,
tamb´e, la possibilitat d’escriure i/o d’esborrar un pols pr`eviament escrit. La
capacitat d’escriure i esborrar a voluntat m´ultiples polsos al tren prova la
naturalesa dels mateixos com a estructures localitzades i demostra la possibilitat d’usar aquest sistema com un generador `optic de patrons arbitraris de
polsos ultracurts. |
ca |
dc.format |
application/pdf |
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dc.format.extent |
172 |
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dc.language.iso |
eng |
ca |
dc.publisher |
Universitat de les Illes Balears |
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dc.rights |
all rights reserved |
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dc.rights |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
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dc.subject.other |
Solitones |
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dc.subject.other |
Peines de frecuencia |
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dc.subject.other |
Estructuras localizadas |
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dc.subject.other |
Generación de pulsos ultracortos |
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dc.subject.other |
SOA |
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dc.subject.other |
VCSEL |
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dc.subject.other |
Semiconductores |
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dc.subject.other |
Láser en figura de ocho |
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dc.subject.other |
Láseres |
ca |
dc.title |
Study of the generation of optical pulses by mode-locking in semiconductor lasers for applications in LiDAR Systems |
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dc.type |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
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dc.type |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
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dc.subject.udc |
53 - Física |
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dc.subject.udc |
535 - Òptica |
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dc.subject.ac |
Óptica no lineal |
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dc.contributor.director |
Balle Monjo, Salvador
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dc.contributor.tutor |
Toral Garcés, Raúl
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dc.doctorat |
Doctorat en Física (vigent) |
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