Modeling Semiconductor Ring Lasers

Abstract

La presente tesis trata sobre el modelado de l aseres de anillo de semiconductor centr andose en la din amica no lineal, la propiedades modales y la estabilidad din amica que muestran estos dispositivos. Para este n se usan distintos modelos basados en una descripci on semicl asica. En esta aproximaci on, la radiaci on electromagn etica se describe mediante las ecuaciones de Maxwell, mientras que la interacci on radiaci on- materia se describe por medio de las ecuaciones de Bloch, provenientes de la f sica cu antica. Estos modelos se pueden dividir en dos bloques: (1) Ecuaciones de bal- ance (rate equations), basados en ecuaciones diferenciales ordinarias que no tienen en cuenta los efectos espaciales y que hist oricamente han tenido mucho exito al ofrecer buenos resultados al ser comparados con los experimentos; y (2) los modelos basados en ecuaciones diferenciales con derivadas parciales que tienen en cuentan los efectos espaciales. En el caso tratado en esta tesis, donde se tiene en cuenta la dimensi on espacial longitudinal, estos modelos de ondas viajeras (traveling waves) presentan m as complicaciones desde el punto de vista del an alisis matem atico y el tratamiento num erico que las ecuaciones de balance, no obstante presentan ventajas como la des- cripci on de forma natural del comportamiento multimodo y el poder ser aplicados a diferentes tipos de l aseres tras m nimas modi caciones. De hecho, este segundo bloque de modelos incluye el primero bajo aproximaciones o l mites donde la dependencia espacial puede ser simpli cada. Sin embargo, ultimamente con el uso de nuevos mate- riales y nuevas cavidades opticas, estos l mites y aproximaciones dejan de ser v alidos y se requiere una descripci on f sica m as detallada. Este es el caso de los l aseres de anillo de semiconductor.