laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

Séminaire, 10 juin 2013

Y. TODOROV (MPQ, Paris)
Effets collectifs et interaction ultra-forte lumière-matière dans l’infrarouge lointain

Le régime de couplage fort lumière-matière apparaît lors de l’interaction résonante entre une excitation électronique et un mode de cavité optique. Si les largeurs de la transition et de la résonance de la cavité sont suffisamment petites par rapport à l’énergie du couplage ħΩR, alors les états quantiques propres du système sont des états mixes lumière-matière appelés « polaritons ». Lors de ce séminaire, je vais décrire nos recherches récentes sur les polaritons intersousbandes [1], qui impliquent une transition électronique entre les niveaux dans la bande de conduction d’un puits quantique fortement dopé, dans le moyen et lointain infrarouge [2-4]. Dans nos systèmes, la combinaison entre un confinement photonique très sub-longueur d’onde et des très fortes densités électroniques permet de pousser l’interaction dans le régime de couplage ultra-fort, où la force de couplage devient comparable avec l’énergie de la transition quantique ħω12 [5]. Ce régime est intimement lié avec les excitations collectives du gaz d’électrons, qui sont capables de sommer de façon cohérente les forces d’oscillateur des tous les électrons impliqués dans la transition [3, 4]. Je parlerais des perspectives que le régime de couplage ultra-fort ouvre pour des nouveaux dispositifs optoélectroniques opérants dans le moyen et lointain infrarouge, et basés sur les propriétés superradiantes des états collectifs.

[1] D. Dini, R. Kohler, A. Tredicucci, G. Biasiol and L. Sorba, Phys. Rev. Lett. 90, 116401 (2003)
[2] Y. Todorov et al., Phys. Rev. Lett. 102, 186402 (2009)
[3] Y. Todorov et al., Phys. Rev. Lett. 105, 196402 (2010)
[4] A. Delteil et al. Phys. Rev. Lett. 109, 246808 (2012)
[5] C. Ciuti, G. Bastard, I. Carusotto, Phys. Rev. B 72, 115303 (2005)