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Fiche détaillée Thèses
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (09/12/2005), Elisabeth Giacobino (Dir.)
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Mélange à quatre ondes de polaritons dans des microcavités semi-conductrices
Marco Romanelli1

Ce travail est consacré à l'étude d'effets non-linéaires et quantiques dans des microcavités semi-conductrices. La réponse optique de ces dispositifs est décrite en termes de modes mixtes exciton-photon, les polaritons de cavité.
Nous avons d'abord effectué des expériences dans le régime d'oscillation paramétrique de polaritons, dans la configuration d'«angle magique».
Nous avons ensuite mis en évidence un phénomène d'oscillation de mélange à quatre ondes, sous excitation résonnante par deux faisceaux de pompe contrapropageants. L'étude de la polarisation de l'émission non linéaire permet d'avoir accès à la dynamique de spin des polaritons. La mesure du bruit d'intensité de l'émission montre que le processus de mélange à quatre ondes produit deux populations de polaritons fortement corrélées.
Enfin, nous avons effectué une étude théorique du mélange à quatre ondes, afin de préciser les conditions qui permettraient d'observer des polaritons corrélés quantiquement.
1 :  LKB (Jussieu) - Laboratoire Kastler Brossel
Microcavités semi-conductrices – Excitons – Régime de couplage fort – Polaritons – Optique non linéaire – Bruit Quantique – Corrélations Quantiques.

This work is devoted to the study of non linear and quantum effects in semiconductor microcavities. The optical properties of these devices are described in terms of mixed exciton-photon modes, the cavity polaritons.
First we have performed some experiments in the polariton parametric oscillation regime, in the « magic angle » configuration.
Then we have we have shown a phenomenon of four wave mixing oscillation, under resonant excitation by two counterpropagating pump beams. The study of the polarization of the non linear emission allows to have access to the polariton spin dynamics. The measurement of the intensity noise of the emission demonstrates that the four wave mixing process generates two strongly correlated polariton populations.
Finally, we have performed a theoretical study of the four wave mixing, in order to precise the conditions which permit to observe quantum correlated polaritons.