CNRS/LPN : Optique quantique des semiconducteurs
Laboratoire de Photonique et de Nanostructures
Centre National de la Recherche Scientifique - UPR20
Français Anglais
Photonique et électronique quantique > Optique quantique des semiconducteurs
image 1
image 2
image 3
image 4
image 5
image 6
image 7
image 8

OQS
Trait horizontal

Puce Retour accueil


Puce Présentation

Puce Faits Marquants

Puce Membres

Puce Publications

Puce Contrats et projets

Puce Propositions de stages

Puce Stages passés et en cours


Puce Groupe PEQ

Puce Thème OQNL

Trait vertical

Puce Présentation


Activité de recherche

L’équipe “Optique quantique des semiconducteur” explore et exploite des effets d'optique quantique qui interviennent dans des structures de taille nanométrique à base de semiconducteurs. Il s'intéresse en particulier aux phénomènes nouveaux induits par l'interaction entre la lumière et la matière à ces échelles. Les objets semiconducteurs fabriqués et étudiés, sont des microrésonateurs optiques semiconducteurs (sous la forme de cavités à cristaux photoniques suspendues) et des nanoémetteurs semiconducteurs (des boîtes quantiques). Cette activité de recherche se développe suivant trois domaines d'étude :

QuantumStates Nanolasers NanoOptomechanics
Nanosources d'états quantiques de la lumière
 Lasers aux échelles nanométriques
 Nano-optomécanique en cavité


Infrastructures de recherche

Les nano-objets et composants non-conventionnels sont gouvernés par une physique nouvelle. Afin de pouvoir étudier cette physique l’équipe s’engage également à la conception, la fabrication et la caractérisation de nano-objets originaux. Pour cela, elle recourt aux infrastructures spécifiques disponibles au LPN:

MOCVD Design Optics
Croissance et technologie des semiconducteurs
 Conception et simulation
 Expérimentation optique


Principales collaborations

LPNN Equipe "Matière artificielle et matériaux quantiques" au LPNN LKB Equipe "Mesure et bruits fondamentaux" au Laboratoire Kastler Brossel
INLN Equipe ''Auto-organisation'' à l'Institut Non-Linéaire de Nice EPFL K-LAB à l'EPFL
NIST Optoelectronics Division au NIST Boulder Labs
Retour sommet page

Puce Faits Marquants

Retour sommet page

Puce Membres

Contacts

 Braive Rémy  (+33) 1 69 63 60 49  
 Beveratos Alexios  (+33) 1 69 63 61 78  
 Abram Izo  (+33) 1 69 63 61 79  
 Robert-Philip Isabelle  (+33) 1 69 63 61 79  
 Sagnes Isabelle  (+33) 1 69 63 61 71  

Et aussi...

 Le Gratiet Luc  (+33) 1 69 63 60 63  
 Antoni Thomas  (+33) 1 69 63 61 79  
 Elvira David  (+33) 1 69 63 61 77  
 Fain Bruno  (+33) 1 69 63 61 76  
 Lebreton Armand  (+33) 1 69 63 61 77  

Retour sommet page

Puce Publications

Publications dans des journaux
Retour sommet page

Puce Contrats et projets

    Puce Projets Internationaux

      QNEMs : Quantum nanoelectromechanical systems

      Référence de contrat : ICT collaborative project Number 233992
      Responsable(s) LPN : Rémy Braive, Isabelle Sagnes, Isabelle Robert-Philip
      Principaux objectifs : Investigation of the quantum properties of nanoscale mechanical resonators and of two cooling techniques: sideband cooling due to the coupling to an electromagnetic resonator, and optical cooling. (2009-2012)

      NanoEPR : Deterministic single quantum dot Nano-sources of Entangled Photons paiRs

      Référence de contrat : NanoSci-ERA
      Responsable(s) LPN : Alexios Beveratos, Isabelle Robert-Philip, Olivier Krebs
      Principaux objectifs : Development of deterministic solid-state source of polarization entangled photons with a high collection efficiency. (2007-2010)

    Retour sommet page

    Puce ANR non thématiques

      MiNOToRe : Micro et nano-optomecanique en regime quantique

      Référence de contrat : ANR Blanc
      Coordinateur, Partenaire(s) : A. Heidmann (LKB ),
      Responsable(s) LPN : Isabelle Robert-Philip
      Principaux objectifs : Squeezing optomécanique et régime quantique d'un oscillateur mécanique (2012-2014)

    Retour sommet page

    Puce ANR jeunes chercheurs

      MICADOS : Boîtes quantiques semiconductrices de grande force d’oscillateur et microcavités optiques ultimes pour le régime de couplage fort exciton-photon

      Référence de contrat : ANR Programme Jeunes chercheuses et Jeunes Chercheurs
      Coordinateur, Partenaire(s) : S. Sauvage (Université De Versailles Saint-Quentin-En-Yvelines ), S. Sauvage (IEF)
      Responsable(s) LPN : Pascale Senellart, Isabelle Robert-Philip
      Principaux objectifs : L’étude se developpera selon trois axes de travail: 1. Etude de boîtes quantiques de grande force d’oscillateur 2. Développement de cavités optiques ultimes 3. Etude optique du régime de couplage fort (2005-2008)

    Retour sommet page

    Puce ANR PNANO

      NanoRobust : Caractérisation multiphysique de nano-objets et manipulation robotisée sous environnement MEB

      Référence de contrat : ANR P2N
      Coordinateur, Partenaire(s) : P. Lutz (FEMTO-ST, Département d’Optique)
      Responsable(s) LPN : Isabelle Sagnes
      Principaux objectifs : Caractérisation multiphysique de nano-objets et manipulation robotisée sous environnement MEB (2011-2015)

      NATIF : Nouvelles nanosources laser à émission spontanée et stimulée contrôlées pour la réduction du bruit d’intensité et de fréquence

      Référence de contrat : ANR P3N 2009
      Responsable(s) LPN : Alexios Beveratos
      Principaux objectifs : Development of novel low-noise semiconductor lasers (2009-2012)

    Retour sommet page

    Puce Projets Incitatifs du Ministère de la Recherche

      NanoQUB : Nanosources à boîte Quantique unique en microcavité à Bande Interdite Photonique : vers des nanosources solides innovantes à nombre contrôlé de photons

      Référence de contrat : ACN
      Responsable(s) LPN : Isabelle Robert-Philip
      Principaux objectifs : Ce projet vise le développement de nanosources de lumière ultimes constituées d'une boîte quantique unique couplée au mode d'une cavité à cristal photonique. (2004-2007)

      Polaritons Intriqués : Sources de photons intriqués dans les fils et les piliers photoniques de semi-conducteurs en couplage fort lumière-matière

      Référence de contrat : ACN
      Coordinateur, Partenaire(s) : C. Ciuti (MPQ )
      Responsable(s) LPN : Jacqueline Bloch, Izo Abram
      Principaux objectifs : Ce projet vise à la réalisation de micro-sources, intégrées et efficaces, de photons intriqués pour la cryptographie quantique (2004-2007)

      POLQUA : Réalisation de POrtes Logiques QUAntiques utilisant des sources de photons uniques monomodes à base de semiconducteurs II-VI et III-V

      Référence de contrat : ACN
      Responsable(s) LPN : Izo Abram
      Principaux objectifs : Réalisation de portes logiques quantiques utilisant des sources de photons uniques monomodes à base de semicondicteurs III-V st II-VI (2002-2005)

    Retour sommet page

    Puce Projets CNRS

      BISQUE : Boîtes quantIques Semi-conductrices et information QUantiquE

      Référence de contrat : CNRS-EPML/STIC
      Responsable(s) LPN : Izo Abram
      Principaux objectifs : Développement de portes logiques quantiques utilisant à base de boîtes quantiques à semiconducteurs (2002-2005)

      Information et Communication Quantique

      Référence de contrat : CNRS-GdR
      Responsable(s) LPN : Izo Abram
      Principaux objectifs : Coordination de la communauté française de l'information quantique (2000-2005)

      GdR Ondes : Ondes

      Référence de contrat : CNRS-GdR 2451
      Responsable(s) LPN : Anne Talneau, Juan Ariel Levenson
      Principaux objectifs : Les principaux objectifs sont structurés autour de 6 thématiques : 1) Modélisation des phénomènes de diffraction et de propagation électromagnétique et acoustique, 2) Structures à bandes interdites photoniques ou soniques, microcavités, milieux complexes (2002-2004)

    Retour sommet page

    Puce Autres Projets Nationaux

      NAOMI : NAno-OptoMécanique Intégrable

      Référence de contrat : Cnano Ile de France
      Responsable(s) LPN : Rémy Braive, Pascale Senellart, Isabelle Robert-Philip
      Principaux objectifs : L'objectif du projet est de développer la nano-optomécanique, en fédérant les expertises en optomécanique, nanophysique et nanofabrication des équipes de MPQ, du LKB et du LPN. (2008-2011)

    Retour sommet page
Retour sommet page

Puce Propositions de stages

Stage


  • Un nouvel éclairage sur la physique des lasers : Les nanolasers

    • Date de début de l'offre : 2011-09-05
    Niveau : Master2
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : A. Beveratos
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Au cours des cinquante dernières années, les lasers sont devenus de plus en plus petits. Leurs dimensions ont aujourd'hui atteint les échelles nanométriques, échelles auxquelles elles deviennent de l'ordre de la longueur d'onde de la lumière émise, dimension ultime permise par la diffraction. Dans ces très petites cavités, des effets quantiques modifient les mécanismes d'émission de lumière. En particulier, l'émission spontanée devient plus rapide. De plus, ces lasers sont le siège d’un faible nombre de modes optiques et leur milieu à gain n’inclue qu’un très faible nombre de dipôles émetteurs. Ceci modifie radicalement la physique des nanolasers en regard de celle qui gouverne les lasers conventionnels, notamment en termes de seuil et de cohérence [1]. En particulier, le passage du seuil dans ces lasers est graduel [2] contrairement aux lasers traditionnels dans lesquels il est abrupt. De plus au passage du seuil, leur fonctionnement est fortement marqué par les effets quantiques, imitant le comportement général des systèmes prédateurs-proies en régime de faible population déjà étudiés en écologie, épidémiologie,... [1] : les photons sont les « prédateurs » qui se nourrissent de « proies » (les dipôles), ce qui produit des variations cycliques des populations des deux espèces. Le projet de stage s'inscrit dans ce contexte. Il portera sur la dynamique de ce nouveau système modèle de type prédateurs-proies. Cette dynamique sera étudiée en recourant à des techniques d'optique quantique (corrélations de photons...). Ce stage pourra se prolonger par un travail de thèse, qui impliquera la fabrication et l'étude de tels lasers marqués par les effets quantiques de cavité. [1] arXiv:1106.1279 [2] Opt. Lett. 35, 1154 (2010)

  • Les boîtes quantiques : des sources nanométriques pour l’information quantique

    • Date de début de l'offre : 2011-09-05
    Niveau : Master2
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
                Physique et élaboration des hétérostructures (PHEH)
    Contact : A. Beveratos
    Groupe : Elaboration et Physique des Structures Epitaxiées (ELPHYSE)
                Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Des expériences de pensées aux réalisations en laboratoire, le champ de la mécanique quantique s’est considérablement élargi pour rejoindre le domaine du traitement de l’information et donner naissance au traitement de l’information quantique. L’information est alors codée sur un objet quantique unique, tel qu’un photon unique. La cryptographie quantique est certainement l’exemple le plus abouti dans ce domaine. Cependant, la mise en œuvre efficace de systèmes de distribution quantique de clé de cryptage sur de longues distances repose sur l’utilisation de sources déterministes efficaces de photons uniques ou intriqués, si possible aux longueurs d'onde des télécommunications. La réalisation d’une telle source est toujours l’objet de recherche en laboratoire. C’est notamment l’objet de nos travaux qui portent sur les boîtes quantiques localisées. Ces boîtes quantiques sont des nano-objets semiconducteurs qui piègent les porteurs de charges dans les trois directions de l’espace et qui de fait émettent des photons un par un à la demande. Au cours de ce stage, l'étudiant participera au développement de telles boîtes localisées fabriquées dans la salle blanche du laboratoire. L'analyse de mécanismes de croissance s'appuiera sur des techniques avancées de microscopie et sur l'étude optique des photons rayonnés par de telles boîtes. Ce stage pourra ce prolonger par un travail de thèse sur le développement de sources de photons intriqués pour la cryptographie quantique par fibre.

  • Nano-optomécanique intégrée en cavité : vers des états quantiques d’objets massifs

    • Date de début de l'offre : 2011-09-05
    Niveau : Master2
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : I. Robert-Philip , R. Braive
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    L'optomécanique est un champ de recherche émergeant en rapide évolution, qui utilise le couplage entre la lumière et un oscillateur mécanique (par exemple via la pression de radiation), pour lire ou contrôler le mouvement mécanique de l'oscillateur. Ce couplage optomécanique peut être exalté en recourant à une cavité optique qui confine le champ électromagnétique et de fait augmente la puissance optique vue par l'oscillateur. Ce couplage est aussi plus fort aux échelles nanométriques du fait de la très faible masse des oscillateurs nanomécaniques. Dans nos expériences, le résonateur mécanique est une membrane suspendue de dimensions nanométriques; cette membrane inclue une cavité de dimensions limitées par la diffraction qui confine à la fois les photons et les phonons (i.e. les vibrations mécaniques) [1]. Ces cavités induisent un couplage photon-phonon record, ce qui en fait des excellents candidats pour atteindre le régime quantique d'un oscillateur mécanique. Ceci ouvrirait la voie à l'étude du comportement mécanique quantique d'un objet massif de relativement grande dimension, permettant des tests nouveaux de la mécanique quantique. De telles expériences bénéficieraient fortement d'un système optomécanique intégré sur puce. Durant ce stage, l'étudiant étudiera expérimentalement le couplage lumière-mécanique dans ces nouveaux circuits optomécaniques intégrés hybrides, à la croisée de la nanophotonique intégrée et de l'optomécanique. Ce stage pourra se prolonger par un travail de thèse sur le développement de techniques de refroidissement optique pour placer le mode de vibration dans son état quantique fondamental (fluctuations de point zéro). [1] Phys. Rev. Lett. 106, 203902 (2011)
Retour sommet page

Puce Stages passés et en cours

Post-doctorat


  • Les membranes à cristaux photoniques comme miroir déformable pour l'optomécanique en cavité

    • T. Antoni-(En cours depuis 2011-09-01)
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : I. Robert-Philip
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Les membranes à cristaux photoniques formées d'un arrangement carré de trous, peuvent être utilisées comme miroir à incidence normale. Déjà employées dans la réalisation de résonateurs optiques passifs ou actifs (VCSEL), nous avons étendu leur usage à l'optomécanique en cavité, en collaboration étroite avec l' équipe « Mesure et Bruits fondamentaux» au LKB. Nous avons notamment démontré que ces membranes sont le siège de modes de vibrations dans le domaine du MHz et que leur réflectivité à 1064 nm et à incidence normale est supérieure à 95 % . Le travail post-doctoral exploite ces deux éléments, combinés à la très faible masse du miroir, pour l'étude des effets optomécaniques dans une configuration de type cavité Fabry-Perot (effet d'action en retour quantique...).

  • Bruit d’intensité relatif dans les nanolasers à émission spontanée contrôlée

    • X. Hachair-(2009-11-01 / 2010-12-31)
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : I. Robert-Philip , A. Beveratos
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Ce projet entreprend le développement de lasers semi-conducteurs bas bruit non-conventionnels, par une étude des propriétés de bruit et ses limites fondamentales dans des nanolasers à émission spontanée contrôlée. Dans ces lasers, la fraction d’émission spontanée véhiculée dans le mode laser est grande, impactant ainsi fortement les caractéristiques de seuil, de dynamique et de bruit de ces composants nouveaux. D’un point de vue applicatif, ce projet pourrait proposer de nouvelles sources de lumière cohérentes aux propriétés singulières (grande bande passante de modulation directe, faible temps d’allumage, faible bruit d’intensité…), avec des applications potentielles couvrant les datacoms, la métrologie, la spectroscopie… D’un point de vue fondamental, ces lasers aux propriétés spécifiques offriront un éclairage nouveau sur la physique du seuil et du bruit dans les lasers de dimensions de l’ordre de la longueur d’onde. Dans un contexte de réduction de dimensionnalité des composants, cette étude est une étape essentielle en vue du développement de circuits optiques en nanophotonique intégrant des sources de lumière cohérente.

Thèse


  • Seuil et bruit dans les lasers de dimensions limitées par la diffraction

    • A. Lebreton-(En cours depuis 2010-01-10)
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : A. Beveratos
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Ce projet entreprend l’étude de lasers semi-conducteurs, qui , par la réduction de leur dimensionnalité aux échelles submicroniques, incluent un petit nombre de dipôles émetteurs et sont le siège d’un faible nombre de modes optiques. Formés d’une microcavité optique, ces lasers sont soumis à des effets de cavité, notamment l’effet Purcell. Les récents progrès en nanofabrication ont permis dernièrement l’étude expérimentale de ces lasers, notamment au LPN. Dans ces lasers, la fraction d’émission spontanée véhiculée dans le mode laser est grande, impactant fortement les caractéristiques de seuil, de dynamique et de bruit de ces composants atypiques. L’objet de ce travail de thèse sera de revisiter la physique nouvelle de ces lasers, qui est encore incomprise.

  • Les boîtes quantiques : des nanosources pour l’information quantique

    • D. Elvira-(En cours depuis 2009-10-01)
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : I. Robert-Philip , I. Sagnes , A. Beveratos
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Des expériences de pensées aux réalisations en laboratoire, le champ de la mécanique quantique s’est considérablement élargi pour rejoindre le domaine du traitement de l’information et donner naissance au traitement de l’information quantique. L’information est alors codée sur un objet quantique unique, tel qu’un photon unique. La cryptographie quantique est certainement l’exemple le plus abouti dans ce domaine. Cependant, la mise en œuvre efficace de systèmes de distribution quantique de clé de cryptage repose sur l’utilisation de sources déterministes efficaces de photons intriqués. La réalisation d’une telle source est toujours l’objet de recherche en laboratoire. C’est notamment l’objet de nos travaux. Cette étude sera au cœur des études expérimentales menées dans le cadre de cette thèse. Pour produire des photons intriqués, nous utiliserons une boîte quantique semiconductrice, nano-objet semiconducteur qui piège les porteurs de charges dans les trois directions de l’espace. Ces objets, en tant qu’objet individuel, émettent des photons un par un à la demande. Insérés dans des microcavités (cavité dont les dimensions sont de l’ordre de la longueur d’onde), les propriétés de ces photons uniques peuvent être modifiés : degré d’intrication, directions de propagation… Ainsi, grâce à la présence de la cavité autour de la boîte quantique, on peut réaliser une source efficace de photons intriqués à la demande. Ce travail de thèse se déroulera en deux grandes étapes : - génération de photons uniques et de paires de photons à partir d’une boîte quantique unique. Cet axe comportera, entre autres, une étude des potentialités de boîtes quantiques formées par nano-croissance localisée. La génération de photons uniques et de paires de photons sera mise en évidence par des mesures de corrélation de photons. Plusieurs schémas d’intrication seront envisagés : intrication en temps-position et intrication en polarisation. - collecte efficace des photons individuels produits. Les boîtes quantiques usuelles sont enterrées dans une matrice solide de fort indice et seulement quelques pourcents des photons émis peuvent être collectés. Pour accroître l’efficacité globale de la source, on isolera la boîte quantique dans une microcavité appropriée, de sorte que les photons soient émis plus rapidement et dans des directions préférentielles qui peuvent être aisément collectés en espace libre ou via un fibre optique. La cavité permettra parallèlement d’accroître le degré d’intrication des photons émis, en réduisant l’impact des effets de décohérence. Le travail de thèse comportera un volet de caractérisation optique et un volet de fabrication des sources. Les objets étudiés seront entièrement fabriqués dans les salles blanches de notre laboratoire au moyen de différents outils de pointe utilisés en nanotechnologie.

  • Boîtes quantiques localisées : pour une mise en œuvre déterministe de l’interaction lumière-matière en cavité à l’état solide

    • B. Fain-(En cours depuis 2009-10-01)
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
                Physique et élaboration des hétérostructures (PHEH)
    Contact : I. Sagnes , A. Beveratos
    Groupe : Elaboration et Physique des Structures Epitaxiées (ELPHYSE)
                Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    De nombreuses sources innovantes de lumière exploitent le couplage d’émetteurs ponctuels uniques à une microcavité optique (résonateur dont les dimensions sont de l’ordre de la longueur d’onde). Ces sources peuvent être des sources de photons uniques efficaces pour des applications prospectives en cryptographie quantique. On peut aussi mentionner les nanolasers non-conventionnels dans lesquels les propriétés spatiales et dynamiques de l’émission spontanée sont modifiées, offrant ainsi des seuils lasers réduits et des bandes passantes de modulation directe accrues. Ces sources exploitent des effets d’interaction lumière-matière en cavité. Lorsqu’un dipôle émetteur est couplé spatialement et spectralement au mode d’une microcavité, sa dynamique d’émission spontanée peut être accélérée. L’effet concomitant est une redistribution spatiale du rayonnement, avec un couplage préférentiel du rayonnement dans le mode de la cavité optique. Une des limites majeures à la mise en œuvre de tels effets est son caractère résonant : le dipôle doit être en résonance spatiale et spectrale avec le mode de la cavité optique. En physique des semiconducteurs, les boîtes quantiques, nano-objets semiconducteurs qui piègent les porteurs de charges dans les trois directions de l’espace, constituent un émetteur de choix pour mettre en jeu de tels effets de cavité. Cependant, dans la plupart des expériences utilisant des boîtes quantiques en cavité, la position de la boîte est aléatoire et sa longueur d’onde d’émission n’est que relativement contrôlée. Ces expériences réalisent donc un grand nombre de cavité, qui sont par la suite testées pour identifier celles dans lesquelles une boîte quantique est bien localisée à la fois spatialement et spectralement par rapport au mode de la cavité optique. Afin de pouvoir bénéficier pleinement des effets de cavité, nous avons initié un travail de croissance localisée de boîtes quantiques, en réalisant des nano-ouvertures dans une couche de diélectrique. La boîte est ensuite crue au sein de la nanoouverture, dont nous connaissons précisément la position. L’accord spatial entre la boîte et le mode optique est donc aisément satisfait. L’objet de ce travail de thèse consistera dans un premier temps en l’étude des conditions de croissance de ces nano-objets au sein des ouvertures et de leurs propriétés (via des études structurales et des études de spectroscopie). Ces boîtes seront ensuite insérées dans des microcavités optiques et nous étudierons les effets de couplage lumière-matiére sur la dynamique et la distribution spatiale du rayonnement, avec pour objectif ultime la réalisation de nanosources pour la cryptographie quantique et de nanolasers pour la photonique. Le travail de thèse comportera un volet d’analyse structurale, un volet de caractérisation optique et un volet de croissance et fabrication des sources. Les objets étudiés seront entièrement fabriqués dans les salles blanches de notre laboratoire au moyen de différents outils de pointe utilisés en nanotechnologie.

Stage


  • Modélisation des NanoLasers

    • A. Syries-(2010-06-01 / 2010-07-30)
    Niveau : Master1
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : I. Abram
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Aujourd’hui, dans un contexte de réduction de dimensionnalité des composants, le développement de sources laser de dimensions nanométriques est une étape essentielle à franchir. Cependant, la réduction de taille à des échelles de l’ordre de la longueur d’onde optique donne lieu à une nouvelle physique. Les cavités optiques des nanolasers sont le siège d’un faible nombre de modes optiques et leur milieu à gain n’inclue qu’un très faible nombre de dipôles émetteurs. De plus, à ces échelles, des effets quantiques d’Electrodynamique Quantique en Cavité (EQC) apparaissent, notamment l’accélération du processus d’émission spontanée qui se couple préférentiellement au mode utile de la source. Ceci se traduit par un passage graduel et non-abrupt du seuil, contrairement aux lasers conventionnels macroscopiques. Grâce aux récents progrès en nanofabrication et dans la conception de microcavités optiques, l’effet laser a déjà pu être observé dans de telles structures, notamment au LPN, en isolant des boîtes quantiques semiconductrices (comme milieu à gain) dans différentes cavités (micropiliers, cavités à cristal photonique…). Ces lasers atypiques présentent bien un passage progressif du seuil. Cependant, la physique qui gouverne leur fonctionnement, reste cependant toujours incomprise. Elle demande d’allier deux domaines de la physique relativement disjoints : celui de la physique traditionnelle des lasers et celui de l’optique quantique. Ce stage a étudé théoriquement les meçanisme du passage du seuil, en terme d'intensité produise et de statsitique des photons émis. Il s'est intéressé à la physique des lasers ultimes : le laser à une boîte quantique.

  • Caractérisation de l'émission laser de boîtes quantiques en nanocavités

    • M. Simeni-(2010-04-19 / 2010-07-30)
    Niveau : Master1
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : A. Beveratos
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Les cristaux photoniques sont des matériaux artificiels qui présentent une modulation périodique de l’indice dans une, deux ou trois directions de l’espace. Le cristal se comporte comme un miroir dans lequel la lumière, à certaines fréquences, ne peut se propager. Dès lors, en entourant un tout petit volume de matière par de tels miroirs, on peut piéger, à certaines fréquences, la lumière dans un tout petit espace et ce dans les trois directions de l’espace. On réalise ainsi des microcavités de dimension de l’ordre de la longueur d’onde (quelques centaines de nanomètres pour de lumière aux environs de 1.55 µm). Ces cavités confinent la lumière sur des très petits volumes, et ce sur des temps très longs record en physique du solide (temps de l’ordre de la centaine de ps). En insérant un milieu actif dans de tels résonateurs (par exemple des boîtes quantiques, nano-émetteurs semiconducteurs), on réalise des nanolasers aux propriétés particulières, notamment un passage très progressif (et non marqué) du régime d’émission spontanée vers l’émission stimulée. De telles sources de lumière cohérentes ouvrent de nombreuses perspectives d’application, notamment grâce à leur compacité, leur très faible seuil, la sensibilité de leur longueur d’onde de résonance à toute action extérieure et leur rapidité (avec des temps de réponse de l’ordre de la dizaine de ps). Parmi ces applications, on peut citer les capteurs de gaz, les bio-capteurs de très grande sensibilité… L’objet du stage a consisté en la caractérisation optique de tels lasers par des techniques de microphotoluminescence résolue en temps, notamment l'étude du passage du seuil progressif et non-abrupt.

  • Impact du désordre dans les cristaux photoniques

    • C. Frapolli-(2010-05-31 / 2010-05-01)
    Niveau : Licence
    Thème : Optique quantique et non linéaire (OQNL)
    Contact : I. Robert-Philip , A. Beveratos
    Groupe : Photonique et Electronique Quantique (PEQ)
    En savoir plus
    Les cristaux photoniques sont des matériaux artificiels qui présentent une modulation périodique de l’indice dans une, deux ou trois directions de l’espace. Le cristal se comporte comme un miroir dans lequel la lumière, à certaines fréquences, ne peut se propager. Dès lors, en entourant un tout petit volume de matière par de tels miroirs, on peut piéger, à certaines fréquences, la lumière dans un tout petit espace et ce dans les trois directions de l’espace. On réalise ainsi des microcavités de dimension de l’ordre de la longueur d’onde (quelques centaines de nanomètres pour de lumière aux environs de 1.55 µm). Ces cavités confinent la lumière sur des très petits volumes, et ce sur des temps très longs record en physique du solide (temps de l’ordre de la centaine de ps). En insérant un milieu émetteur dans de tels résonateurs (par exemple des boîtes quantiques, nano-émetteurs semiconducteurs), on réalise des sources de photons uniques ou bien des nanolasers aux propriétés particulières, notamment un passage très progressif (et non marqué) du régime d’émission spontanée vers l’émission stimulée. Cependant, lors de la fabircation, un désordre spatial apparait : fluctutations dans l árragement périodique des trous ou bien dans le diamètre des trous. L'objet de ce stage a été de caractériser, comprendre et quantifier l'impact de ce désordre sur les propriétés optiques des cavités.
Retour sommet page
Mis à jour le
27/01/2012

Accueil         Nous contacter         Annuaire         Venir au LPN         Actualités         Liens utiles