Samenvatting
Halfgeleider ringlasers (HRL's) zijn lasers met een caviteit die bestaat uit een circulaire golfgeleider. Vanwege hun rotationele symmetrie heeft elke mode die zich voortplant in de caviteit een tegenhanger die zich voortplant in de tegengestelde richting. Door niet-lineaire interactie, kan terwijl een directionele mode aan het lasen is, de mode in de andere richting sterk onderdrukt worden. Dit regime vertoont een bistabiliteit tussen de directionele modes en is daarom van groot belang gezien het potentieel om dit te gebruiken voor optische informatie-opslag. Dit, gecombineerd met de planaire structuur van het toestel, maakt HRL's zeer geschikt voor implementatie in optische, geïntegreerde circuits.Hier zullen we ons toeleggen op een analytische studie van HRL's met twee longitudinale modes, elk bestaande uit twee directionele modes. Eerst leiden we een stel vergelijkingen af, vertrekkende van basisprincipes, die het dynamische gedrag bepalen. Dit model levert goede resultaten, maar is zeer complex, wat de interpretatie niet voor de hand liggend maakt. We hebben dit verholpen door de originele set van negen reële vergelijkingen te reduceren tot vijf uitdrukkingen, gebruik makende van asymptotische methoden. Deze reductie is gebaseerd op de verschillende tijdsschalen die aanwezig zijn in het lasersysteem en elimineert de relatief snelle relaxatie oscillaties. We vergelijken de numerieke resultaten van het gereduceerde model met die van het volledige model en op deze manier valideren we de uitgevoerde transformaties en benaderingen. Vervolgens zullen we analytisch de stationaire oplossingen van het gereduceerde model bepalen. Deze oplossingen beschrijven welke van de twee longitudinale modes aan het lasen is en of deze modes lasen in een enkele of in beide voortplantingsrichtingen.
Aangezien er vele oplossingen zijn voor het model is het hun stabiliteit die de eigenschappen van het uitgaande vermogen als functie van de stroom bepaalt. Door een lineaire stabiliteitsanalyse uit te voeren, kunnen we de bifurcatiestromen berekenen van de gevonden stationaire oplossingen. Voor meer eenvoudige stationaire toestanden zijn we in staat om de stabiliteitsanalyse op een analytische manier uit te voeren en de bifurcatiestromen als functie van de geometrische en dynamische parameters te beschrijven. De stabiliteit van de algemene oplossing is te complex om bepaald te worden, maar kan numeriek teruggevonden worden. Door een parametersweep toe te passen, verkrijgen we een visuele voorstelling.
De aanpak die gevolgd wordt in deze master thesis, levert ons een bruikbare manier op om het dynamische gedrag van HRL's te verklaren en te voorspellen indien de werkingscondities gegeven zijn.
| Datum prijs | 27 jun 2008 |
|---|---|
| Originele taal | English |
| Begeleider | Jan Danckaert (Promotor), Ronald Van Loon (Jury), Lendert Gelens (Jury), Joannes Schoukens (Jury), Philippe Tassin (Jury), Philippe Tassin (Advisor) & Geert Morthier (Jury) |