Soutenance de thèse de Tony Mathew BLESSAN

Tony Mathew Blessan - Laboratoire PhLAM - UMR 8523 - Équipe DYSCO

Titre : Transport, localisation et émission laser orbitale en ligne dans des réseaux de polaritons sous forçage et dissipation

Jury :  A. AMO (PhLAM, encadrant), T. GUILLET (L2C, rapporteur), B. PIETKA (Université de Varsovie, rapporteur), D. SOLNYSHKOV (Institut Pascal, membre), S. BARBAY (C2N, membre), C. HAINAUT (PhLAM, membre)

Résumé : 

L’implémentation d’Hamiltoniens décrivant des réseaux dans des plateformes photoniques sous forçage et dissipation ouvre de nouvelles voies pour contrôler le transport, la localisation et l’émission laser, au-delà de ce qui est accessible dans les systèmes à l’état solide à l’équilibre. Dans cette thèse, nous étudions expérimentalement et numériquement ces propriétés en utilisant une quasi-particule hybride lumière–matière, l’exciton-polariton, dans des réseaux semi-conducteurs à structures de bandes non triviales en présence de gain, de pertes et d’interactions entre particules. Dans une première partie, nous étudions une chaîne unidimensionnelle de micropiliers couplés et montrons que l’interférence entre excitations cohérentes et modes propres du réseau permet de réaliser un transport directionnel contrôlé par la phase ainsi qu’une localisation induite par interférence. En augmentant la puissance de pompage, nous démontrons en outre une localisation permise par la non-linéarité, à des désaccords pour lesquels le système linéaire reste seulement faiblement localisé. Dans une deuxième partie, nous concevons un réseau de Lieb sp bidimensionnel, dans lequel les modes orbitaux s et p de deux micropiliers de diamètres différents sont hybridés pour former des modes propres de type ligne. À l’aide d’un pompage non résonant spatialement structuré, nous réalisons une émission laser en ligne reconfigurable et montrons qu’une excitation en forme de croix produit deux lasers en ligne orthogonaux qui se verrouillent en énergie, en phase et en polarisation. Enfin, nous développons un modèle d’émission laser dans un réseau sous forçage et dissipation qui identifie le couplage orbital et le décalage vers le bleu induit par le réservoir comme ingrédients minimaux nécessaires à ceverrouillage de phase. Globalement, ce travail met en évidence les réseaux de polaritons comme une plateforme puissante pour façonner l’interférence, la structure de bande et la non-linéarité, afin de réaliser des phénomènes de transport, de localisation et d’émission laser non conventionnels, difficiles à obtenir dans des réseaux à structure de bande triviale.