Tesis doctoral de Andrés Aragoneses Aguado
El objetivo de esta tesis es el estudio de la dinámica inducida por realimentación óptica en láseres de semiconductor. Dicho estudio persigue, por un lado, profundizar en el conocimiento de aspectos generales de los sistemas complejos, y por otro lado, utilizar dicha dinámica para crear un protocolo para medir desplazamientos en dos dimensiones con una resolución mucho menor que la longitud de onda del láser utilizado. la intensidad de la luz emitida por un láser de semiconductor es estable salvo fluctuaciones debidas al ruido de emisión espontánea. Sin embargo, cuando la luz del láser se refleja en una superficie y parte de esta luz vuelve a entrar en el láser, la intensidad de la luz emitida se puede desestabilizar y mostrar una amplia gama de comportamientos dinámicos. Uno de los regímenes dinámicos presentes en láseres con realimentación óptica es el de fluctuaciones de baja frecuencia (lff de sus siglas en inglés). Está dinámica se caracteriza por caídas abruptas de la intensidad del láser (hasta casi apagarse), seguidas de recuperaciones graduales, siendo la separación temporal entre dos caídas consecutivas irregular. La primera parte de esta tesis está entrada en este régimen dinámico, habiéndose realizado un detallado estudio experimental para caracterizarlo. Se ha utilizado un análisis simbólico de series de datos basado en patrones ordinales, definidos mediante la comparación de tiempos consecutivos entre caídas. En la dinámica del láser de semiconductor con realimentación intervienen varios factores: la interacción no lineal entre luz y materia en el medio activo del láser, el ruido cuántico debido a la emisión espontánea y la señal retardada de la realimentación. Por ello las caídas en el régimen de lffs pueden ser inducidas tanto por ruido como por procesos deterministas. en esta tesis, mediante el análisis simbólico se ha conseguido distinguir estadísticamente, qué caídas pueden ser inducidas por ruido y cuales presentan una estadística que muestra señales de determinismo. En esta tesis también se ha estudiado la dinámica simbólica del régimen de lff y se han encontrado correlaciones entre varias caídas consecutivas. También se ha encontrado una estructura jerárquica en la dinámica simbólica que incluye emparejamientos de las probabilidades de los patrones simbólicos. Además se ha encontrado un modelo simple a tiempo discreto (mapa) que describe adecuadamente la dinámica simbólica del régimes de lff. Debido a la importancia de forzamientos externos en sistemas dinámicos, se han realizado experimentos incorporando modulación en la corriente de inyección del láser. Estos experimentos han permitido caracterizar el efecto de la amplitud de la modulación en la dinámica simbólica, encontrando cambios claros en la estructura simbólica, inducidos por la modulación, pero que se conservan los emparejamientos observados sin modulación. El modelo simple ha sido verificado ya que reproduce satisfactoriamente la dinámica simbólica encontrada en los datos experimentales. asimismo, en esta tesis se ha demostrado experimentalmente un protocolo que permite detectar desplazamientos de doegimens objetos independientes en una escala muy inferior a la longitud de onda de la luz empleada (lambda/160). Para ello se ha diseñado un experimento donde el láser esta sometido a realimentación de dos espejos que se mueven de manera independiente. Además de la alta resolución, otra ventaja de este protocolo reside en que únicamente es preciso medir una variable para calcular los dos desplazamientos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Experimental study of feedback-induced dynamics in semiconductor lasers:from symbolic analysis to subwavelength position sensing«
- Título de la tesis: Experimental study of feedback-induced dynamics in semiconductor lasers:from symbolic analysis to subwavelength position sensing
- Autor: Andrés Aragoneses Aguado
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 18/06/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Cristina Masoller Alonso
- Tribunal
- Presidente del tribunal: jordi García ojalvo
- Miguel Cornelles soriano (vocal)
- (vocal)
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