عنوان

امواج خودسر دو بعدی در لیزرهای نیمرسانای حاوی جاذب اشباع-پذیر با سطح گسیل پهن

پ۲۶۶۵۱

per

امواج خودسر دو بعدی در لیزرهای نیمرسانای حاوی جاذب اشباع-پذیر با سطح گسیل پهن

کامل تالونه

فیزیک

۱۴۰۰

۱۱۲ص.

سی دی

دکتری

فیزیک فوتونیک

۱۴۰۰/۱۱/۲۰

امروزه مطالعه¬ی پدیده¬های شدید در زمینه¬های مختلف علمی، اجتماعی، سیاسی، مالی، شرایط اقلیمی و غیره بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به ویژه مطالعه¬ی امواج خودسر اپتیکی، با هدف شناخت مکانیسم تولید آن¬ها و راه¬های کنترل¬شان جهت جلوگیری از صدمات وارده بر مدارهای اپتیکی و شناخت راه¬های بهینه¬سازی انتقال اطلاعات با استفاده از این نوع از امواج در دهه¬های اخیر بسیار حائز اهمیت واقع شده است. در این راستا، استفاده از لیزرهای نیمرسانا بعنوان وسائل مفید در تولید این نوع از امواج روز به روز گسترش بیشتری پیدا می¬کند.در رساله¬ی حاضر به مطالعه¬ی امواج خودسر اپتیکی دو بعدی در لیزرهای نیمرسانای حاوی جاذب اشباع-پذیر با سطح گسیل پهن پرداخته شده است. معادلات مدل توصیف کننده¬ی تحولات زمانی پوش میدان الکتریکی، چگالی جمعیت حاملین در دو ماده¬ی فعال و جاذب معرفی گشته و با اشاره به روش¬های مورد استفاده در حل آن¬ها به روش¬های عددی، شاخه¬های وجودی سالیتونی و آشوبناک گسترده به ازای مقادیر پارامتری خاص به دست خواهد آمد. سپس با معرفی روش¬های آماری مورد استفاده در تحلیل کیفی حالت-های آشوبناک گسترده‌ی موجود، به معرفی تفاوت این حالت¬ها با حالت¬های موج خودسر، با استفاده از تحلیل داده¬های ثبت شده در طی شبیه¬سازی سیستم مورد نظر، پرداخته شده است. در ادامه با استفاده از همین روش¬های آماری و با معرفی دو پارامتر آماری مهم، میزان خودسری این نوع از امواج به ازای مقادیر پارامترهای کنترلی متفاوت، با یکدیگر مقایسه خواهند شد.یک تکنیک کنترلی بر پایه‌ی مدولاسیون تناوبی پارامتر جریان تزریقی (پارامتر پمپ) معرفی خواهد شد که قادر به تحریک سیستم به سمت اترکتورهای آشوبناک و یا دور از آن‌هاست و این امر به ترتیب منجر به تقویت و یا سرکوب تولید امواج خودسر می‌شود. سپس با تحلیل آماری و دینامیکی رویدادها بر حسب شدت میدان الکتریکی و بهره‌ی نوری، نشان می‌دهیم که هنگامی که سیستم تحت مدولاسیون تشدیدی با نزدیک به فرکانس غالب در نوسانات حالت آشوبناک است (که این فرکانس با فرکانس نوسانات واهلشی در لیزرهای نیم‌رسانا برابر است) امواج خودسر بیشتری با شدت‌های بیشتر و طول عمر کوتاهتر به وجود می‌آیند. همچنین یک نمونه از مواردی که در آن با استفاده از مدولاسیون جریان تزریقی حامل‌ها امواج خودسر بطور کامل سرکوب و یا بطور قابل ملاحظه‌ای تعدادشان افزایش پیدا می‌کند، معرفی می‌گردد.همچنین با تعمیم معادلات دینامیکی بیانگر تغییرات پوش دامنه میدان الکتریکی و جمعیت حاملین در دو ماده فعال و جاذب به معادلات مدل دربرگیرنده¬ی پخش عرضی حاملین، تأثیر ضریب پخش بر خصوصیات آماری و دینامیکی امواج خودسر مشاهده شده در سیستم، بررسی خواهد شد

Today, the study of Extreme Events has received much attention in varios fields such as science, sociality, politics, finance, atmospheric conditions and so on. In particular, the study of optical rogue waves, with the aim of understanding the production mechanisms and ways to control them to prevent damage to optical circuits and to identify ways to optimize the transmission of information using this type of waves has become very important in recent decades. In this regard, The use of semiconductor lasers as useful tools in the production of this type of waves is expanding day by day.In the present theses, 2D rogue waves in broad-area semiconductor lasers with saturable absorber are studied. The modal equations describing the temporal evolution of envelop of electric field, and population variables related to the carrier density in the amplifier and in the absorber will be introduced and then by referring to the methods used in solving them, the existed branches of Solitons and Turbulence states will be obtained numerically in determined set of parameters. Then, by introducing the statistical methods used in the qualitative analysis of the existing turbulence states, the differences between these cases and the cases of rogue waves will be introduced by analyzing the data recorded during the simulation of the system. In the following, using the same statistical method and introducing two important statistical parameters, the rogueness of this type of waves will be compared with each other for the values of different control parameters.In particular, we propose a control technique based on periodic modulation of the pump parameter which can either drive the state of the system closer to or away from the chaotic attractors respectively enhancing or suppressing the generation of rogue waves. By statistical and dynamical analysis of the events in terms of intensity and optical gain, we show that when the system is under resonant modulation with frequency close to that of the dominant oscillations in the turbulent state (which is equal to the relaxation oscillation frequency typical of semiconductor lasers), more rogue waves are triggered with larger intensities and shorter lifetimes. On the other hand, off-resonant modulations restrain the formation of rogue waves where they appear in lower intensities and longer lifetimes. An example of special cases where the proposed scheme can completely forbid or allow the emission of rogue waves is also presented.Also, by generalizing the dynamic equations expressing changes in the electric field amplitude and the carrier population in both active and adsorbent materials to the model equations including transverse diffusion of carriers, the effect of diffusion coefficient on the statistical and dynamic properties of rogue waves observed in the system will be investigated.

2D rogue waves in broad-area semiconductor lasers with saturable absorber

‏ تالونه،

‏کامل

تهيه کننده

‏خردمند،

‏تیسونی،

اسلامی،

‏‏رضا

‏جیووانا

‏منصور

استاد راهنما

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز