Educatif

Pages: 5 (1177 mots) Publié le: 3 mai 2012
Axe « Photonique »

Electrodynamique Quantique en cavité et nanosources de lumières
Permanents: A. Rahmani, Ch. Seassal, X. Letartre, M. Gendry, P. Rojo-Romeo, P.Viktorovitch.
A. Auffèves Garnier, F. Bordas. Collaborations : LPN, équipe mixte LSP/DRFMC-CEA, LCFIO Soutien : ACI Jeune « Ingénierie du couplage électromagnétique entre un nanoémetteur et un cristal photonique » (2003-2006) ACN «NanoQub : Nanosources à boîte Quantique unique en microcavité à Bande Interdite Photonique » (2004-2007)

Préambule
Cette opération de recherche a débuté au LEOM en 2003. Elle a pour but le contrôle ultime de l’interaction entre un émetteur ponctuel et le mode optique d’un microrésonateur. Nous proposons d'utiliser la structuration du champ électromagnétique qu'offrent les cristaux photoniques2D pour contrôler la dynamique d'émission de sources, telles que des boites quantiques. Les dispositifs visés sont le nanolaser « sans seuil » et la source de photon unique et, plus généralement, l’ensemble des briques de base nécessaire à la réalisation de systèmes de traitement optique de l’information quantique.

obtenons le tenseur de susceptibilité autocohérent qui décrit toutl'environnement de la source. Le taux d'émission spontanée se calcule ensuite à partir de la partie imaginaire de ce tenseur, pris à l'endroit de la source. Afin de permettre sa validation, cet outil a été appliqué à une microcavité de type H2. Si nous faisons le calcul du taux d’émission spontané pour différentes valeurs de longueur d'onde d'émission et pour plusieurs positions de la source, nous obtenons lesspectres de la figure 1.

Calcul de l’effet Purcell dans microcavités à cristaux photoniques

des

L’effet Purcell résulte de la modulation du couplage d’une source aux modes électromagnétiques. Quand un environnement modifie, en un point de l'espace, la distribution spatiale et spectrale des modes électromagnétiques, il modifie également la façon dont une source placée en ce point se coupleau champ électromagnétique et par extension son émission spontanée. Le calcul du taux d'émission spontanée d'une source placée dans un environnement complexe peut s'aborder de deux manières équivalentes. On peut soit calculer les pertes d'énergie de la source (transfert vers l'environnement où rayonnée en champ lointain), soit calculer la densité d'états électromagnétique à l'endroit de lasource. Le choix de la méthode dépend de la configuration et de la technique utilisée pour calculer la réponse électromagnétique de l'environnement. Nous avons utilisé la CDM12 pour calculer le taux d'émission spontanée d'une source dans une structure tridimensionnelle de taille finie. Au lieu d'appliquer la méthode au champ diffusé, nous l'appliquons au tenseur de susceptibilité linéaire du champélectrique. Au final nous

Figure 1 : Spectre du taux d’émission spontané d’une source ponctuelle dans 1 microcavité H2 (les couleurs des spectres correspondent aux positions repérées dans la cavité, les orientations du dipôle sont indiquées dans l’insert)

Rahmani A. and Bryant G. W., Phys. Rev. A 65, 033817, (2002)

12

On observe clairement les différents modes de la cavité H2. Nous pouvonségalement voir que, si l'émission de photons par la source est fortement inhibée par l'effet de bande interdite dans le cristal, elle est fortement exaltée aux longueurs d'onde des résonances de la cavité. Ce contrôle de la dynamique d'une source par une structure de type cristal photonique est un outil fondamental pour la conception des futurs dispositifs photoniques pour l'information quantique.Ces calculs mettent aussi en évidence l’importance d’un contrôle précis de la position de la source par rapport à la distribution du champ électromagnétique, ce qui renvoie à des questions technologiques complexes telles que la localisation d’une boite quantique par rapport à une microcavité. Des solutions sont étudiées au LEOM : localisation par croissance SK sur
RAPPORT D’ACTIVITE 2005 DU...
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