Étude de deux nouvelles configurations pour la génération de triplets de photons

Investigation of new non-linear materials for Third-order spontaneous parametric down-conversion

• Auteur / Autrice : Augustin Vernay
• Direction : Benoît Boulanger, Véronique Boutou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance le 26/03/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Patrice Camy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Chauvet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Juan Ariel Levenson, Inka Manek-Hönninger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photonique

Génération de troisième harmonique

Optique quantique

Optique non linéaire

Mots clés libres

Optique non linéaire

Optique Guidée

Optique Quantique

Nonlinear Optics

Guided Optics

Quatum Optics

Résumé

Le travail réalisé au cours de cette thèse est centré sur la conception et la caractérisation de générateurs de triplets de photons par processus optiques non linéaires. Ces triplets forment un nouvel état de la lumière où les trois photons peuvent être intriqués et conduire à des protocoles d'information quantique efficaces. Les travaux pionniers de l'équipe ont porté sur un générateur de triplets en accord de phase par biréfringence basé sur un cristal massif en régime bi-stimulé. L’objectif aujourd'hui est de tendre vers le régime spontané. Deux nouvelles technologies ont alors été considérées : d'une part les guides d’onde monocristallins en accord de phase et taillés en arête, et d'autre part les cristaux à domaines ferroélectriques inversés quasi-périodiquement pour une cascade de processus en quasi-accord de phase. La caractérisation optique non linéaire complète de tels dispositifs a été réalisée

The work carried out during this thesis is focused on the design and characterization of photon triplet generators by nonlinear optical processes. These triplets form a new state of light where the three photons can be entangled and lead to efficient quantum information protocols. The pioneering work of the team were focused on a birefringent phase-matching triplet generator based on a bulk crystal in the bi-stimulated regime. The current objective is to move towards the spontaneous regime. Two new technologies were thus considered: on the one hand, single-crystal ridge waveguides for birefringent phase-matching, and on the other hand, quasi-periodically poled crystals for a cascade of 2 quasi-phase matched processes. The complete nonlinear optical characterization of such devices has been performed