Dynamical properties of spin-polarized lasers

Abstract

This bachelor thesis deals with dynamical properties of spin-polarized lasers. Because of promising high light polarization control performance, their light polarization dynamics is extensively studied. It can be done using 4-level simplified Maxwell-Bloch equations. Real spin-polarized semiconductor lasers posses complicated V(E)CSEL(Vertical-(External) Cavity Surface-Emitting Laser) geometries which additionally contain local optical anisotropies. Thus, precise modeling of dynamics is difficult and it is beyond the scope of this work to include anisotropies. Spin-laser’s resonant cavities consist of Bragg reflectors, which are modeled theoretically in this thesis. Furthermore, the ellipsometric measurement of GaAs/AlAs Bragg reflector is presented. In order to solve simplified Maxwell-Bloch equations and analyze spin-laser’s dynamics, one has to evaluate losses of resonant cavity, because it is an important factor defining dynamics. It was done using the connection of losses to resonator’s spectral response profile which is based on Fourier analysis. Results are then discussed.

Tato bakalářská práce se zabývá dynamickými vlastnostmi spinově-polarizovaných laserů. Z důvodu slibné možnosti kontroly polarizace emitovaného světla je kladen důraz na studium dynamiky polarizace emitovaného světla. Jednou z možností je řešení zjednodušených Maxwell-Blochových rovnic pro čtyř-úrovňový systém. Reálné spinově-polarizované polovodičové lasery mají komplikované V(E)CSEL(Vertical-(External) Cavity Surface-Emitting Laser) geometrie obsahující navíc optické anizotropie, což velmi komplikuje přesné modelování dynamiky. Zahrnutí anizotropií je nad rámec této práce. Rezonanční kavity spinových laserů se skládají z Braggových zrcadel, které jsou zde teoreticky modelovány. Navíc bylo provedeno elipsometrické měření Braggova zrcadla složeného z GaAs/AlAs. Abychom mohli řešit zjednodušené Maxwell-Blochovy rovnice a analyzovat tak dynamiku spinových laserů, je třeba určit ztráty rezonátoru, protože ty významně ovlivňují dynamiku. Ty bylo možné určit díky tomu, že ztráty lze určit ze spektrální odezvy rezonátoru, což vyplývá z Fourierovy analýzy. Výsledky jsou poté diskutovány.