Fluides quantiques et dispositifs à polaritons

par Simon Pigeon

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Cristiano Ciuti.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    Les polaritons excitoniques sont des quasi-particules qui ont révélé ces dernières années de très riches propriétés. Elles sont le fruit d'un couplage fort entre les transitions excitoniques présentes dans les semiconducteurs et un champ électromagnétique confiné au sein d'une microcavité. Dans cette thèse, nous avons réalisé l'étude théorique de deux aspects des polaritons. Ces résultats théoriques ont été corroborés par des résultats expérimentaux. Dans un premier temps, c'est un aspect proche de l'optique quantique qui est présenté et qui consiste en l'étude du régime d'oscillation paramétrique optique dans des microcavités de type pilier. Cette étude a permis, en plus de la démonstration de la présence de ce régime d'oscillation, de mettre en évidence l'importance de la dimensionnalité de la cavité. Dans un second temps, c'est l'aspect propriété quantique de la matière qui est présenté, et tout particulièrement l'aspect fluide quantique de polaritons. Ainsi, nous montrons qu’à l'aide d'excitations résonantes, un régime superfluide peut être atteint. Nous présentons une étude des régimes d'écoulements turbulents d'un tel fluide. Et enfin nous présentons une méthode qui, utilisant les propriétés de spin des polaritons, permet de moduler le potentiel effectif ressenti par les polaritons.

  • Titre traduit

    Polariton quantum fluids and devices


  • Résumé

    Exciton polaritons are half-light half-matter quasi-particles which have been the subject of very exciting studies in recent years. They are given by the strong coupling between excitonic transitions in semiconductors and the electromagnetic field confined in a microcavity. In this Ph. D thesis, two aspects of the corresponding physics have been theoretically studied : quantum optical device properties and quantum fluid behavior. Each part is compared with experimental results obtained by collaborating groups. First, we study the optical parametric oscillation regime in pillar microcavities, demonstrating the important role played by the dimensionality of the System. In a second part, we investigate in detail the resonantly excited polariton superfluid régime. We have shown the hydrodynamic generation of vortices and dark solitons in such resonantly-driven superfluid. Finally, we present how the spin polariton properties can lead to a control of the effective potential landscape for the propagation of polaritons.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (144 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 155 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 035
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