Quantum optics in semiconductor microcavities. Spectroscopy of the H2+ molecular ion
Optique quantique dans les microcavités semi-conductrices. Spectroscopie de l'ion moléculaire H2+
Résumé
In the first part, I present my research activities on semiconductor microcavities in the strong-coupling regime. The eigenmodes of these systems are mixed exciton-photon modes called cavity polaritons, which exhibit strong optical nonlinearities due to the exciton-exciton interaction. I present several applications of this devices in the fields of quantum optics (squeezing, correlated beam generation), optical communications and spin-dependent opto-electronics.
The second part is devoted to my theoretical and experimental work on the spectroscopy of the H2+ ion. The aim of the experiment, which started in 2003 at the Evry université, is to measure the frequency of a two-photon Doppler-free vibrational transition, and to compare it to accurate theoretical predictions in order to obtain a new determination of the proton-to-electron mass ratio mp/me. I describe the progress of high-accuracy calculations on the H2+ ion (nonrelativistic energy levels, hyperfine structure), the experimental setup and the perspectives of the experiment.
The second part is devoted to my theoretical and experimental work on the spectroscopy of the H2+ ion. The aim of the experiment, which started in 2003 at the Evry université, is to measure the frequency of a two-photon Doppler-free vibrational transition, and to compare it to accurate theoretical predictions in order to obtain a new determination of the proton-to-electron mass ratio mp/me. I describe the progress of high-accuracy calculations on the H2+ ion (nonrelativistic energy levels, hyperfine structure), the experimental setup and the perspectives of the experiment.
Je présente dans une première partie mes travaux de recherche sur les microcavités semi-conductrices en régime de couplage fort exciton-photon. Les modes propres dans ces systèmes sont des états mixtes exciton-photon appelés polaritons de cavité, qui présentent de fortes non-linéarités optiques provenant de l'interaction exciton-exciton. Je présente plusieurs applications de ces dispositifs dans les domaines de l'optique quantique (compression du bruit quantique, génération de faisceaux corrélés) des communications optiques et de l'opto-électronique de spin.
J'aborde dans la deuxième partie mes activités théorique et expérimentale autour de la spectroscopie de l'ion H2+. Le but de l'expérience, qui a débuté en 2003 à l'université d'Evry, est de mesurer la fréquence d'une transition vibrationnelle à deux photons sans effet Doppler, et de la comparer à des prédictions théoriques précises pour en déduire une nouvelle détermination du rapport mp/me. Je décris les progrès des calculs de haute précision sur l'ion H2+ (niveaux d'énergie non relativistes, structure hyperfine), ainsi que le dispositif expérimental mis en place et les perspectives de l'expérience.
J'aborde dans la deuxième partie mes activités théorique et expérimentale autour de la spectroscopie de l'ion H2+. Le but de l'expérience, qui a débuté en 2003 à l'université d'Evry, est de mesurer la fréquence d'une transition vibrationnelle à deux photons sans effet Doppler, et de la comparer à des prédictions théoriques précises pour en déduire une nouvelle détermination du rapport mp/me. Je décris les progrès des calculs de haute précision sur l'ion H2+ (niveaux d'énergie non relativistes, structure hyperfine), ainsi que le dispositif expérimental mis en place et les perspectives de l'expérience.
Mots clés
quantum optics
semiconductore microcavities
strong-coupling regime
parametric oscillation
squeezing
quantum correlations
spintronics
optical spin Hall effect
optical logic gate
metrology
mp/me mass ratio
high-accuracy calculations
H2+ ion
coulomb quantum three-body problem
variational calculations
hyperfine structure
two-photon transition probabilities
quantum cascade laser
laser stabilization
trapped ions
Paul trap
optique quantique
microcavités semi-conductrices
régime de couplage fort
polaritons
oscillation paramétrique
réduction de bruit quantique
corrélations quantiques
information quantique
spintronique
effet Hall optique de spin
porte logique optique
métrologie
rapport mp/me
calculs de haute précision
ion H2+
problème coulombien à trois corps
calculs variationnels
structure hyperfine
probabilités de transition à deux photons
laser à cascade quantique
stabilisation de lasers
ions piégés
piège de Paul
photodissociation