Note publique d'information : Ce travail de thèse a porté sur la conception et la démonstration d'une source semiconductrice
de photons jumeaux contrapropageants pour l'information quantique. De nombreux critères
rendent cette source prometteuse : intégrabilité, compacité, fonctionnement à température
ambiante, efficacité de collection et largeur spectrale des photons générés, contrôle
aisé du degré de corrélation en fréquence... Plusieurs de ces atouts découlent naturellement
de la géométrie originale du dispositif : les photons sont générés par Fluorescence
Paramétrique dans un guide d'onde constitué d'un milieu non-linéaire, pompé optiquement
par le dessus du guide. L'idée à de ce travail est l'intégration d'une microcavité
pour le faisceau de pompe à une structure basée sur la géométrie contrapropageante
afin d'optimiser les performances de la source résultante. Après une brève introduction
aux sources pour l'information quantique est présentée une étude complète des propriétés
du dispositif qui a abouti au dessin d'une structure optimisée. Les échantillons réalisés
ont été caractérisés via des mesures de pertes de propagation des modes guidés et
des expériences de génération de seconde harmonique. Une expérience de Fluorescence
Paramétrique a été ensuite menée afin d'estimer les performances de la nouvelle source.
L'intégration d'une microcavité verticale a notamment permis d'augmenter de deux ordres
de grandeur l'efficacité de conversion paramétrique du dispositif. La qualité des
états quantiques générés a été vérifiée via l'expérience de Hong-Ou-Mandel qui constitue
un test d'indistinguabilité entre deux photons. La bonne visibilité mesurée ouvre
la voie à un grand nombre d'expériences.
Note publique d'information : This work is devoted to the conception and demonstration of a semiconductor waveguide
emitting counterpropagating twin photons for Quantum Information. Several criteria
make it a promising device: integrability, compactness, room temperature operation,
high collection efficiency, spectral width of the generated photons, and the easy
control of the degree of frequency correlation. Some of these properties stems from
the original geometry of the device: the generated photons are created by Parametric
Fluorescence inside a non-linear waveguide, optically pumped by the top. The idea
at the ongin of this work is the integration of a microcavity with a structure based
on counterpropagating geometry, which allows to optimise the performances of the source.
After a brief introduction of the research field, a complete study of the properties
of the device is shown which ended in the design of an optimized structure. The realized
samples were characterized through optical losses measurements in the waveguide regime
and through Second Harmonic Generation experiments. A Parametric Fluorescence experiment
was then conducted in order to estimate the performances of the new device. The integration
of a vertical microcavity allowed in particular a two orders of magnitude increase
of the source conversion efficiency. The quality of the generated quantum state was
verified via a Hong-Ou-Mandel experiment which is a indistinguability test between
two photons. The good visibility obtained opens the way to a large number of Quantum
Information experiments using this source.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
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