Educatif

acée en ce point se couple au 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 la source. 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 champ électrique. 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)

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On observe clairement les différents modes de la cavité H2. Nous pouvons également 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 LEOM

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Axe « Photonique »

des mésas de taille nanométrique (d'un diamètre idéal de l'ordre de 60 nm) réalisés par lithographie électronique, ou dans des trous à la surface du semiconducteur. Dans le cas des mésas, on étudie l'influence de la surface du mésa et de la position d'une couche contrainte en pression ou compression au sein du mésa, sur les conditions de croissance de la boîte quantique. Dans le cas de la localisation sur trous, les technologies développées sont la réalisation par pointe AFM (collaboration LPM) et la lithographie électronique (LEOM). Cette activité est discutée dans l’opération « Ilots Quantiques ». La précision d'alignement nécessaire pour "positionner" la cavité "autour" de la boîte quantique est de l'ordre de 100 nm. Cette précision dépend fortement de l'enchaînement technologique développé permettant de repérer précisément une boîte quantique particulière, ou mieux, de localiser cette boîte par rapport à des marques d'alignement utilisées ultérieurement pour réaliser la cavité "autour" de cet émetteur unique. Des solutions technologiques sont en cours de développement au LEOM.

évidence, par des simulations FDTD, que l’obtention de telles valeurs de Q demandait un contrôle à l’échelle nanométrique de la géométrie des résonateurs. Dans ce but, nous avons notamment amélioré notre procédure de lithographie électronique grâce à l’utilisation d’un masque bicouche SiO2/ITO. La couche d’ITO permet de limiter les effets de proximité en évacuant les charges électriques qui s'accumulent dans la couche de silice pendant la lithographie. De plus, la forte sélectivité de gravure entre la silice et l'ITO permet un contrôle précis dans la réalisation des motifs dans le masque dur. On améliore ainsi la topographies des trous et leur régularité. Les microcavités ont été réalisées dans une membrane d’InP, suspendue par micro usinage, et contenant des puits quantiques qui permettent la caractérisation par photoluminescence. Des premiers résultats encourageants ont été obtenus avec des facteurs de qualité de l’ordre de 1000 qui permettent, vu la taille des microrésonateurs, d’envisager l’observation de phénomènes CQED. D’autres familles de microrésonateurs sont actuellement à l’étude. Il s’agit notamment d’utiliser des modes à faible vitesse de groupe des cristaux photoniques en les enfermant dans un deuxième cristal photonique configuré en bande interdite. Cette voie, outre qu’elle offre un degré de liberté supplémentaire pour la recherche de forts Q/V, permet d’obtenir des dispositifs dont l’émission est plus directive et qui peuvent donc se coupler plus aisément dans les guides ou fibres optiques qui seront chargés de collecter le signal. Dans l’avenir, nous allons étendre notre activité dans ce domaine à d’autres composants de traitement optique de l’information quantique. Nous débutons une collaboration avec le laboratoire SPECTRO dans le