Gestió en mode no hermitià en fibres òptiques i guies d'ona

Aquesta tesi demostra un nou mètode per la transformació de feixos òptics en fibres multimode (MMF) amb gradient d’índex (GRIN) mitjançant el control no hermític de modes. Recentment, ha augmentat l’interès de les MMF pel seu ús en comunicacions òptiques, làsers d'alta potència, detecció òptica i imatge. Les MMF presenten fenòmens espaciotemporals complexos i un dels seus principals inconvenients és la mala qualitat del feix propagat. Qualsevol feix injectat en aquestes fibres evoluciona espontàniament cap a una configuració multimode, generant speckle a la sortida. Aquesta aleatorietat resulta  de les diferents constants de propagació dels modes de la fibra. Això indueix diferències de fase aleatòries durant la propagació. En general, els mètodes convencionals com la modulació d'índex, la dispersió o la no linealitat al llarg de les fibres òptiques, que indueixen l'acoblament de modes, i les inestabilitats paramètriques o de Faraday, no redueixen de manera eficient la turbulència, ja que generalment amplien l’espectre angular del feix. 

Aquesta tesi proposa un enfoc potencialment transformador que permet una neteja eficaç dels modes reduint-ne la turbulència. La proposta es basa en la introducció d’una modulació periòdica no Hermítica, mitjançant la modulació de l'índex de refracció i el coeficient de guany/pèrdua al llarg de les fibres o guies d'ona, permetent un control precís de l’acoblament de modes. La principal aplicació potencial d’aquest esquema és la neteja de modes en fibres lineals i fibres no lineals actives reduint els moments de segon ordre en l’espai real i en l’angular. És rellevant esmentar que aquestes tècniques ja no requereixen d’alta potència o un ajust manual del feix d'entrada. Presentem prediccions analítiques basades en un model de feix Gaussià simplificat o en la tècnica d'expansió en modes estàndard. Les prediccions son demostrades numèricament resolent l'equació de propagació de l'ona amb el potencial no hermític amb periodicitat longitudinal. S’estudia la robustesa i l'eficàcia dels esquemes proposats i també s’estimen les condicions i els paràmetres per a la realització experimental dels fenòmens predits.