Modeling semiconductor ring lasers

Abstract

[cat] La present tesi tracta sobre el modelatge de làsers d'anell de semiconductor centrant-se en la dinàmica no lineal, la propietats modals i l'estabilitat dinàmica que mostren aquests dispositius. Els làsers d'anell són dispositius que mostren una gran riquesa de comportaments dinàmics. Aquesta riquesa es deu a la presència de dos camps elèctrics que es propaguen en sentits oposats dins de la cavitat òptica, i a la interacció entre ells a través del mitjà actiu, que és el responsable de proporcionar el guany dels camps. D'entre la varietat de comportaments dinàmics, el règim d'emissió unidireccional biestable ha acaparat l'interès de la comunitat científica en l'última dècada pel seu ús en memòries òptiques i portes lògiques. Aquestes noves aplicacions han motivat la creació de models més complexos que els existents que s'han desenvolupat a la tesis, per servir de guia en el disseny de dispositius optimitzats per a situacions específiques.

[spa] La presente tesis trata sobre el modelado de láseres de anillo de semiconductor centrándose en la dinámica no lineal, las propiedades modales y la estabilidad dinámica que muestran estos dispositivos. Los láseres de anillo son dispositivos que muestran una gran riqueza de comportamientos dinámicos. Esta riqueza se debe a la presencia de dos campos eléctricos que se propagan en sentidos opuestos dentro de la cavidad óptica, y a la interacción entre ellos a través del medio activo, que es el responsable de proporcionar ganancia a los campos. De entre la variedad de comportamientos dinámicos, el régimen de emisión unidireccional biestable ha acaparado el interés de la comunidad científica en la última década por su uso en memorias ópticas y puertas lógicas. Estas nuevas aplicaciones han motivado la creación de modelos más complejos a los existentes que se han desarrollado en esta tesis, para servir de guía en el diseño de dispositivos optimizados para situaciones específicas.

[eng] This thesis deals with the modeling of semiconductor ring lasers focused on their non-linear dynamics, the modal properties and dynamical stability shown by these devices. Ring lasers are devices that show a rich variety of dynamical behaviors. This richness is due to the presence of two electric fields propagating in opposite directions within the optical cavity, and the interaction between them through the active medium, which is responsible for providing gain to the fields. Among the variety of dynamic behaviors, the unidirectional bistable emission regime has attracted the interest of the scientific community in the last decade for its use in optical memories and logic gates. These new applications have motivated the creation of more complex models that then ones existing that have developed in this thesis, to guide the design of devices optimized for specific situations.