Polarization laser dynamics. Polarization state selection, polarization switching and time-dependent polarization states in gas, semiconductor and solid-state lasers

Abstract

En este trabajo se han estudiado distintos modelos físicos que permiten la descripción de la dinámica de la polarización de la luz emitida por distintos sistemas láser. En la primera parte de la tesis se han estudiado láseres de gas con bombeo óptico coherente. Se ha estudiado el efecto de la anisotropia en la ganancia que produce un haz de bombeo polarizado linealmente y orientado en una dirección definida. También se han investigado otros efectos como: la influencia de una anisotropia en las pérdidas en la cavidad para distintas componentes perpendiculares del campo electromagnético, la influencia de distintas tasas de relajación de niveles con momento angular total distinto de cero, el efecto de un campo magnético externo aplicado al material amplificador, y también los efectos producidos al desintonizar la frecuencia característica de la cavidad con respecto a la de la transición láser. En la segunda parte de la tesis se han estudiado láseres de semiconductor VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers). Particularmente se ha estudiado los efectos producidos por un campo magnético externo aplicado en la dirección de la emisión láser, a través de un modelo de ecuaciones de balance. Los resultados hallados para este tipo de láseres han sido comparados y hallados en acuerdo con resultados experimentales. En la última parte de la tesis se ha desarrollado un modelo teórico que es apropiado para la descripción de la dinámica de la polarización en distintos tipos de láseres que emiten dos modos longitudinales. En los distintos sistemas láser estudiados se analiza la selección del estado de polarización, estados de "conmutación" de la polarización y distintos estados dinámicos dependientes del tiempo.