Optique quantique

Ngoc Diep LAI

La technique d'écriture directe par laser (DLW) à faible absorption à un photon (LOPA) permet la fabrication de sous-microstructures photoniques multidimensionnelles. Ainsi, nous avons montré qu'un seul émetteur unique, tel qu’une boîte quantique (QD) ou un nanocristal de diamant contenant un défaut NV unique, pouvait être introduit avec une grande précision spatiale dans ces structures photoniques. Le couplage qui en résulte permet d’optimiser les propriétés de la source de photons uniques, en termes de rendement d’émission ou de temps de vie, comme l’a montré les thèses de T. H. Au (2019) et de G.L. Ngo (2023), qui ont réalisé le couplage d’une boîte quantique à une structure photonique à base de polymère. C’est un sujet très prometteur, et notre LOPA est unique pour ce type de couplage. Trois exemples de couplage sont montrés sur la figure ci-dessous.

Un projet régional de recherche en collaboration avec GEMaC a été accepté pour une nouvelle thèse sur le couplage d’un nouvel émetteur quantique à base de centre coloré dans des films de hBN à des structures photoniques en matériau polymère. Un projet ANR vient de commencer avec l’école centrale de Lyon et avec le laboratoire CINTRA (Singapour) pour exploiter le « point exceptionnel » d’une structure photonique en polymère pour améliorer les propriétés optiques de la source de photons uniques.

Les publications représentatives du thème sont:

  • H. Fartas, S. Hassani, J.-P. Hermier, N. D. Lai, S. Buil, and A. Delteil, “Reproducible ge- neration of green-emitting color centers in hBN using oxygen annealing,” Applied Physics Letters 127, 014001 (2025).
  • G. L. Ngo, X. P. Le, Q. T. Pham, J.-P. Hermier, and N. D. Lai, “High-directivity far- field radiation of quantum dot-based single-photon emitter coupled to polymeric circular waveguide resonant grating,” Nanotechnology 35, 165001 (2024).
  • G. L. Ngo, L. Nguyen, J.-P. Hermier, and N. D. Lai, “On-Chip 3D Printing of Polymer Waveguide-Coupled Single-Photon Emitter Based on Colloidal Quantum Dots,” Polymers 15, 2201 (2023).
  • G. L. Ngo, J.-P. Hermier, and N. D. Lai, “Single-photon splitting by polymeric submicro- pillars structures,” AVS Quantum Sci. 5, 011403 (2023).
  • T. H. Au, J. Audibert, D. T. Trinh, D. B. Do, S. Buil, X. Quélin, J.-P. Hermier, and N. D. Lai, “Controllable movement of single-photon source in multifunctional magneto- photonic structures,” Scientific Reports 10, 4843 (2020).
  • T. H. Au, S. Buil, X. Quélin, J.-P. Hermier, and N. D. Lai, “High Directional Radiation of Single Photon Emission in a Dielectric Antenna,” ACS Photonics 6, 3024–3031 (2019).
  • T. H. Au, S. Buil, X. Quélin, J.-P. Hermier, and N. D. Lai, “Photostability and long- term preservation of colloidal semiconductor-based single photon emitter in polymeric photonic structures,” Nanoscale Adv. 1, 3225-3231 ( 2019).
  • T. H. Au, S. Buil, X. Quélin, J.-P. Hermier, and N. D. Lai, “Suppression of grey state and optimization of the single photon emission of a colloidal semiconductor at room temperature,” Applied Physics Letters 113, 111105 (2018).