Dinâmica em frequência de laser semicondutor sob realimentação ótica ortogonal filtrada

When submitted to external perturbations semiconductor lasers are convenient systems for amplitude or frequency dynamics studies. Amplitude dynamics of the electromagnetic field of semiconductor devices have been studied in a large number of theoretical and experimental works in the last few decades, particularly under coherent optical feedback. New features in the operation of semiconductor lasers can be exploited when subjected to orthogonal optical feedback. In this work we present a systematic study of the dynamics in frequency observed in semiconductor lasers when subjected to an orthogonal and to a filtered orthogonal feedback. We analyze the frequency shift that occurs when part of the orthogonally polarized beam is re-injected in the cavity. We study the response of a semiconductor filtered to orthogonal feedback, considering two different spectral filters: an atomic transition and a diffraction grating. The orthogonal feedback filtered by an atomic line can be used in a technique to stabilize the laser frequency. We determine the conditions for which this stabilization is optimized and measure the response time of the semiconductor when subjected to orthogonal feedback. When we use the diffraction grating to filter the feedback light, we observe a new behavior: emission frequency oscillations. We show that the amplitude of these oscillations depends on the power of feedback and we try to measure the rate at which the laser emission frequency oscillates under these conditions.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqLasers semicondutores, quando submetidos a uma perturbação externa, são sistemas bastante convenientes para estudos de dinâmica em amplitude ou freqüência. Dinâmica na amplitude do campo eletromagnético de dispositivos semicondutores tem sido estudada em um grande número de trabalhos teóricos e experimentais nas ultimas décadas, particularmente para lasers submetidos a um retorno ótico coerente. Novas características na operação de lasers semicondutores podem ser exploradas quando estes são submetidos a uma realimentação ótica ortogonal. Neste trabalho apresentamos um estudo sistemático da dinâmica em freqüência observada em lasers semicondutores quando submetidos a uma realimentação ortogonal ou ortogonal filtrada. Analisamos o deslocamento em freqüência que ocorre quando re-injetamos parte do feixe laser com polarização cruzada na cavidade semicondutora. Estudamos a resposta dinâmica do laser semicondutor quando utilizamos realimentação ótica ortogonal filtrada, considerando dois filtros espectrais diferentes: uma transição atômica e uma grade de difração. A realimentação ortogonal filtrada por uma linha atômica pode ser usada como técnica para estabilização da freqüência do laser. Aqui determinamos sob quais condições esta estabilização é otimizada e medimos o tempo de resposta do semicondutor quando submetido à realimentação ortogonal. Quando fazemos uso de uma grade de difração para realimentar o semicondutor, observamos um comportamento novo: oscilações na freqüência de emissão. Mostramos que a amplitude dessas oscilações depende da potência de realimentação na cavidade laser e tentamos medir a taxa com que a freqüência de emissão laser oscila sob estas condições