Experimental and theoretical study of the optical frequency combs generated by gain-switching of semiconductor lasers

• Main Author: Rosado Pérez, Alejandro
• Other Authors: Esquivias Moscardó, Ignacio, García Tijero, José Manuel
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: E.T.S.I. Telecomunicación (UPM) 2019
• Subjects: Telecomunicaciones; Alta; Combs; DML
• Online Access: https://oa.upm.es/57823/

El trabajo de investigación realizado en el marco de esta tesis doctoral se ha centrado en la generación de Peines Ópticos de Frecuencia (OFC) en láseres de semiconductor mediante la técnica de conmutación de ganancia (GS). El trabajo ha sido fundamentalmente experimental, si bien se han empleado simulaciones para contribuir a una mejor comprensión de la física interna del proceso de generación de OFCs. Se han empleado diversos tipos de láser, fundamentalmente láseres de realimentación distribuida (DFB) y láseres de modo discreto (DML). Se ha realizado una caracterización experimental exhaustiva de las propiedades de los OFCs generados mediante GS en un rango completo de condiciones de operación a distintas frecuencias de repetición, tanto en el rango de los GHz, con aplicaciones en comunicaciones ópticas, como en el rango de las centenas de MHz, de aplicación en espectroscopia. En el estudio experimental se ha investigado el efecto de la inyección óptica sobre las propiedades de los OFCs, obteniéndose interesantes resultados, como la mejora o empeoramiento de la calidad de los espectros en función de las condiciones de conmutación y de inyección. Se han encontrado las condiciones óptimas de operación para generar OFC de alta calidad a las distintas frecuencias consideradas. Con el fin de mejorar la comprensión de los diferentes procesos físicos involucrados en la generación de los OFCs por conmutación de ganancia, se ha desarrollado una herramienta de simulación basada en el modelo de ecuaciones de balance para láseres de semiconductor, con especial consideración en el tratamiento de las fuentes de ruido. Para una correcta simulación de los OFCs se requiere el conocimiento de un conjunto de parámetros internos de los láseres; que se obtuvieron mediante un procedimiento original basado en la medida de los espectros del Ruido Relativo de Intensidad (RIN). Mediante este procedimiento se ha reducido la incertidumbre en los resultados simulados, al ser posible extraer mayor número de parámetros que mediante otros ...