Polarization dynamics of single-transverse mode VCSELs subject to optical injection

Abstract

ABSTRACT: Semiconductor lasers are devices widely used in several applications in order to produce coherent light, due to their remarkable advantages over other kind of lasers. The so-called VCSELs, Vertical-Cavity Surface-Emitting lasers, are especially interesting because of their applications in communications. In recent years the optical injection technique has been widely studied, paying special attention to the nonlinear dynamics of the emitted light by the injected laser. This is the main subject of this Thesis. Dynamics are studied from a theoretical and experimental point view, considering the total emitted power and the power of both polarizations. After the extraction of the parameters of a VCSEL (chapters 2 and 3), we study the single orthogonal optical injection (chapters 4 and 5), the double injection for generation of microwaves (chapter 6) and two applications of the injection technique: an all-optical inverter (chapter 7) and the enhancement of chaotic bandwidths (chapter 8).

RESUMEN: Los láseres de semiconductor son dispositivos que se usan en múltiples ámbitos para producir luz coherente debido a sus importantes ventajas frente a otros láseres. Especialmente interesantes son los llamados VCSELs, láseres de semiconductor de cavidad vertical de emisión en superficie, por sus aplicaciones en comunicaciones. En los últimos años, la técnica de la inyección óptica en VCSELs ha sido muy estudiada, prestando especial atención a la dinámica no lineal que presenta la luz emitida por el láser que es inyectado, siendo éste el tema principal de esta tesis, estudiándola desde un punto de vista teórico y experimental, considerando tanto la potencia total como las dos polarizaciones lineales por separado. Tras la extracción de los parámetros de un VCSEL (capítulos 2 y 3), se estudia la inyección óptica ortogonal simple (capítulos 4 y 5), la inyección doble para la generación de microondas (capítulo 6) y dos aplicaciones de la inyección óptica: un inversor todo óptico (capítulo 7) y el ensanchamiento de anchos de banda caóticos (capítulo 8).