Dynamique cohérente des polaritons de microcavité de semiconducteurs - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Dynamique cohérente des polaritons de microcavité de semiconducteurs

Agnès Huynh
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 10616
  • IdHAL : agnes-huynh

Résumé

Semiconductor microcavity polaritons coherent dynamics In semiconductor microcavities, a strong coupling regime can be achieved between the Fabry-Pérot cavity mode and the confined exciton of the quantum well. It results in new eigenstates, which are mixed photon-exciton states, the microcavity polaritons. As compared to bare excitons, microcavity polaritons have a very different dispersion and density of states, which induce a strong modification of the nonlinearities and the optical properties of the system. This work is devoted to the study of the coherent nonlinear dynamics by means of four wave mixing experiments. Due to their excitonic component, polaritons can interact via Coulomb interaction as well as phase space filling (Pauli blocking). First, we determine the contribution of these intrinsic nonlinearities to the coherent response of the system, by analysing our measurements thanks to the numerical resolution of the Maxwell-Bloch equations. Then, in order to study the influence of the dispersion on the polaritons dynamics, we have performed an angle-resolved four wave mixing experiment. We show an inhibition of the loss of the coherence in the center of the Brillouin zone. These results are in very good agreement with a model describing the collision broadening due to polariton-polariton scattering, which remains weak as long as the excitonic reservoir is not accessible. Additionnaly, in the parametric oscillation regime, when the polariton-polariton scattering can be stimulated by final state occupation, we study the dynamics of the pump polaritons. We find a very strong quenching of the coherence under excitation at the « magic angle ».
Dans les microcavités de semiconducteurs, un régime de couplage fort peut être obtenu entre le mode Fabry-Pérot de la cavité et l'exciton confiné dans le puits quantique. Il se traduit par l'apparition de nouveaux états propres, les polaritons de microcavité, états mixtes exciton-photon, dont la dispersion et la densité d'états sont très différentes de celles d'un exciton nu. Il en résulte une profonde modification des non-linéarités et des propriétés optiques du système. Cette thèse est consacrée à l'étude de la dynamique cohérente et non-linéaire des polaritons de microcavité au moyen d'expériences de mélange à quatre ondes. Par leur composante excitonique, les polaritons peuvent interagir par interaction coulombienne, mais sont aussi sensibles au remplissage de l'espace des phases (blocage de Pauli). Dans un premier temps nous déterminons la contribution de ces non-linéarités intrinsèques à la réponse cohérente du système en analysant nos mesures grâce à la résolution numérique des équations de Maxwell-Bloch. Dans un deuxième temps, afin d'étudier l'influence de la dispersion sur la dynamique des polaritons, nous avons effectué une expérience de mélange à quatre ondes résolue en angle. Nous mettons en évidence une inhibition de la perte de cohérence en centre de zone de Brillouin. Ces résultats sont en très bon accord avec un modèle d'élargissement collisionnel gouverné par la diffusion polariton-polariton, qui reste faible tant que le réservoir excitonique n'est pas accessible. D'autre part, en régime d'oscillation paramétrique, dans lequel la diffusion polariton-polariton peut être stimulée par l'occupation de l'état final, nous étudions la dynamique des polaritons de pompe. Nous trouvons alors une forte perte de cohérence sous excitation à « l'angle magique ».
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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-00002490 , version 1

Citer

Agnès Huynh. Dynamique cohérente des polaritons de microcavité de semiconducteurs. Matière Condensée [cond-mat]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002490⟩
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