Control of cavity solitons and modal dynamics in semiconductor lasers

par Francesco Pedaci

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jorge Tredicce et de Massimo Giudici.


  • Résumé

    Le travail présenté dans cette thèse consiste de l'étude expérimentale de deux systèmes de lasers à semiconducteurs. Dans la première partie, nous étudions la dynamique modale des lasers à émission latérale, dits bulk. L'émission de ces lasers présente en général un seul mode de cavité interne. Dans certaines régions des paramètres, toutefois, on observe bistabilité et ``mode-hopping'' induit par le bruit entre deux modes de cavité principaux. Nous analysons expérimentalement cette dynamique modale qui peut être décrite en une dimension en termes d'un (quasi-)potentiel bistable et bruit, par une équation de Langevin. On observe que une modulation symétrique du courant de pompage du laser modifie la symétrie d'émission entre les deux modes. Une hypothèse dynamique est donc formulée, faisant intervenir, dans l'équation décrivant le comportement temporel modal, les fluctuations du courant comme un terme de bruit multiplicatif. Dans un tel système il est possible observer le phénomène de résonance stochastique. Enfin, a partir des équations d'évolution des variables du laser, en considérant les échelles temporelles relatives, il a été possible dériver une équation de Langevin mono dimensionnelle, avec bruit multiplicative, qui bien reproduit la caractérisation expérimentale. La deuxième partie est consacrée au contrôle expérimental des ``solitons de cavité''. Dans ce travail, ces structures localisées non linéaires sont crées dans le plan transverse des lasers à cavité verticale (VCSELs) avec injection externe. Nous étudions leur déplacement sous l'influence de forces externes, montrons les effets des gradients de phase et intensité dans le champs d'injection et démontrons la possibilité de construire un registre à décalage optique en utilisant leurs propriétés. Enfin, en utilisant une masque de phase reconfigurable pour l'injection, on montre que, grâce à leur plasticité, les solitons peuvent être fixés dans des différentes configurations dans le plan transverse, comme prévu par les résultats théoriques. Ces résultats sont encourageants en vue de possibles applications où le solitons de cavité peuvent constituer les bits (1-0) d'un dispositif de stockage et/ou routage optique reconfigurable.


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  • Titre traduit

    = Contrôle des solitons de cavité et dynamique modale dans les lasers à semiconducteur= étude expérimentale


  • Résumé

    The work of this thesis consists of the experimental study of two systems of semiconductor lasers. In the first part we study the modal dynamics in bulk semiconductor lasers. In the second, we study experimentally “cavity solitons”, nonlinear structures created in the transverse plan of vosel lasers.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (139 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 131-139. Résumé en français

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 06NICE4101
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