Robustness of vectorial laser systems

(Received 16 Augusi 1993, received in final form 8 November 1993, accepted 18 November 1993)

Abstract
The polarisation robustness of vectorial lasers with respect to différent kinds of perturbation is theoretically investigated in thé framework of a Landau potential approach. It is shown that usual internat and external perturbations may be classified in two main classes uniform perturbations which alter thé two eigenstates in thé same manner, and differential perturbations that favor one eigenstate with respect to thé other. It is also demonstrated that thé coupling between thé two eigenstates completely modifies thé robustness of thé system to these different types of perturbations. The crucial role of this coupling is experimentally isolated using two original différent arrangements, allowing thé value of thé coupling constant to be tuned around thé value one and then to reach very low coupling values. Good agreement is observed between experiment and theory. In particular, it is shown that systems highly robust with respect to any kind of perturbation can be built in two différent ranges of thé coupling constant, thé first one corresponding to strong coupling regimes and thé second one to very weak coupling régimes.

Résumé
La robustesse en polarisation des lasers vectoriels vis-à-vis de différents types de perturbations est étudiée théoriquement dans le cadre du formalisme du potentiel de Landau. On montre que les perturbations internes et externes usuelles peuvent être classées en deux catégories principales : les perturbations uniformes qui agissent de manière identique sur les deux états propres, et les perturbations différentielles qui favorisent un état propre par rapport à l'autre. On démontre également que la robustesse du système vis-à-vis de ces différentes perturbations dépend fortement de la valeur du couplage entre les deux états propres. Le rôle crucial de ce couplage est mis en évidence expérimentalement grâce à deux montages originaux différents qui permettent de faire varier la constante de couplage autour de la valeur un, puis d'explorer jusqu aux régimes à très faible couplage. Un bon accord est obtenu entre expérience et théorie. En particulier, on prouve qu'un système très robuste à tout type de perturbation peut être réalisé pour deux gammes de couplage très différentes, l'une correspondant à des couplages forts et l'autre à des couplages très faibles.