Neste trabalho foi desenvolvido um modelo teórico baseado na formulação da matriz densidade para a susceptibilidade elétrica complexa do problema a dois fótons (absorção e emissão laser). Além disso, desenvolveu-se, a partir da equação geral dos campos eletromagnéticos dos sinais de bombeamento e laser, que interagem com o sistema quântico de três níveis formado por um ensemble de átomos de íons de itérbio (Y b⁺³), um modelo simplificado que possibilita acoplar as equações de taxa com a dinâmica térmica, que considera a remoção de calor da fibra óptica. Os modelos desenvolvidos foram aplicados ao estudo de lasers de fibra óptica de alta potência dopada com itérbio de revestimento duplo (YDCFL), operando em regime contínuo (CW) com potências de quilowatts, no comprimento de onda de λ_s = 1018 nm. Os resultados obtidos são relevantes para a construção de lasers de fibras de alta potência bombeados por diodos lasers em 976 nm. Para a descrição do fenômeno da emissão laser, adotou-se uma abordagem semiclássica, na qual o sistema quântico foi descrito pela equação de Schrödinger da mecânica quântica, enquanto o sistema clássico foi tratado pelas equações de Maxwell.

In this work, a theoretical model based on the density matrix formulation for the complex electric susceptibility of the two-photon problem (laser absorption and emission) was developed. Additionally, starting from the general equation of electromagnetic fields, as well as the pumping and laser signals, interacting with the three-level quantum system formed by an ensemble of ytterbium atoms (Y b⁺³), a simplified model was developed. This model allows coupling the rate equations with the thermal dinamics, considering the heat removal from the optical fiber. The developed models were applied to the study of high-power ytterbium-doped double-clad optical fiber lasers (YDCFL) operating in continuous wave (CW) mode at kilowatts power levels, at a wavelength of λ_s = 1018 nm. The obtained results are relevant for the construction of high-power fiber lasers pumped by 976 nm diode lasers. A semiclassical approach was adopted for describing the laser emission phenomenon. In this perspective, the quantum system was described by the Schrödinger equation of quantum mechanics, while the classical system was treated by Maxwell's equations.