Manipulation of solid-state single-photon emitters by deterministic coupling into polymer-based photonic structures

Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'utilisation de écriture directe par laser par absorption ultra-faible à un-photon (LOPA-DLW) pour coupler précisément des émetteurs de photons uniques à base de nanocristaux colloïdaux (NCx) individuels à des structures polymères multidimensionnelles. Les travaux comportent quatre parties :La première partie présente les propriétés optiques des NCx à cœur/coquille de CdSe/CdS. Nous optimisons l'émission de photons uniques et étudions l'orientation des dipôles d'émission des NC. Nous montrons que les nanocristaux à notre disposition sont des candidats appropriés pour l'intégration à des structures photoniques.La deuxième partie détaille le mécanisme d'écriture par laser utilisé pour coupler les nanocristaux à des structures photoniques arbitraires élaborées à partir de la résine photo négative SU-8. Nous montrons qu'un guide d'ondes circulaire résonant permet d'ajuster le diagramme de rayonnement en champ lointain d'un NC individuel. Nos résultats contribuent à la compréhension des propriétés optiques des structures à base de réseau circulaire concentrique utilisant des matériaux à faible indice de réfraction.La troisième partie présente la réalisation de diviseurs et combineurs optiques utilisant des structures polymères à base de micropiliers verticaux fonctionnant en régime de comptage de photons. Plusieurs architectures sont présentées. Les résultats constituent une avancée vers de futures interconnexions optiques basées sur le couplage d'onde évanescente en configuration verticale.La quatrième partie explore les diviseurs optiques basés sur une structure de guide d'onde polymère en arcs croisés à trois dimensions. Cette approche offre des avantages car la structure est mécaniquement plus stable que les structures à base de micropilliers verticaux et présente des perspectives prometteuses de mise à l'échelle.En conclusion, cette thèse fournit un cadre cohérent pour coupler de manière déterministe des NCx individuels dans des structures photoniques polymères en utilisant la technique d'écriture par laser LOPA-DLW, faisant progresser le domaine de la photonique quantique intégrée. Les travaux futurs pourraient se concentrer sur l'optimisation des structures pour une efficacité accrue et la mise à l'échelle des guides d'onde 3D pour des configurations plus complexes.