Cavités à bande interdite photonique bidimensionnelle et application à une source de photons uniques indiscernables

par Stéphane Laurent

Thèse de doctorat en Physique quantique

Sous la direction de Izo Abram.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .


  • Résumé

    Les boîtes quantiques auto-assemblées InAs/GaAs, observées individuellement, constituent des émetteurs de photons uniques. L’émission de photons uniques indiscernables nécessite d’accélérer l’émission spontanée, ce qui peut être réalisé en utilisant une cavité (effet Purcell). Au cours de ce travail de thèse, nous avons développé des cavités à bande interdite photonique bidimensionnelle dans cette perspective. L’étude a d’abord constituée en la réalisation de cavités à cristaux photoniques en GaAs. L’insertion de boîtes quantiques InAs/GaAs dans les structures réalisées a ensuite permis d’isoler une unique boîte, en couplage faible avec un mode d’une cavité. Ce système s’est avéré être une source de photons uniques indiscernables, avec un taux d’indiscernabilité supérieur à 70%. L’indiscernabilité des photons, impossible sans un raccourcissement important de la durée de vie radiative de la boîte quantique, met en évidence un effet Purcell supérieur à 25 dans ce système.

  • Titre traduit

    Two-dimensional photonic band gap cavities and application to an indistinguishable single photon source


  • Résumé

    Isolating a single self-assembled InAs/GaAs quantum dot is a way to produce single photons. Moreover, the successively emitted photons can be indistinguishable if the emission process happens sufficiently fast. This radiative lifetime shortening can be obtained by the use of cavity effects (Purcell effect). In this work we describe the development of two-dimensional photonic band gap cavities for that purpose. A first step was the fabrication of GaAs photonic crystal cavities. Then, inserting a single layer of InAs/GaAs quantum dots in the structure, we managed to isolate a single quantum dot coupled to a single cavity mode, in the weak coupling regime. This system is an indistinguishable single photon source, with a degree of photon indistinguishability of 70 %. The observation of the photon indistinguishability is only possible through a shortening of the emitter lifetime, and indicates that the Purcell effect is more than 25 in this system.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (154 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p.146-154

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2006 535
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