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Annales de Physique

Propriétés radiatives d'atomes luminescents placés dans une microcavité planaire

Hervé Rigneault, Claude Amra, S. Robert, Serge Monneret, François R. Flory

Published Jan 1, 1995• 1 citation
Publisher
DOI
10.1051/anphys:199556043

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On a longtemps considere l'emission spontanee comme une propriete inherente de l'atome. Lorsque l'atome est plonge dans une cavite dont au moins une dimensions est de l'ordre de l'ordre de la transition optique, les proprietes radiatives de l'atome peuvent etre fortement inhibee. Les structures que nous avons utilisees pour le controle de l'emission spontanee sont des microcavites multidielectriques. Ces composants sont rendus actifs par implantation d'ion de terre rare ou par le depot d'une couche mediane de lif a base de centre colore. Ce memoire est consacre a l'etude theorique et experimentale d'ions de terre rare et de centres colores confines dans des microcavites optiques planaires. Un chapitre de presentation introduit les concepts de materiaux a bande interdite photonique et les notions d'interaction atome-cavite. Le chapitre 2 est consacre a la realisation de microcavite luminescente a tres faibles pertes. Les caracteristiques optiques des films multicouches sont etudies dans la premiere partie. Un formalisme matriciel permet de decrire la propagation d'une onde optique dans une structure stratifiees et donne acces aux proprietes passives des microcavites (reflectivite des miroirs, selectivite spectrale). Dans la deuxieme partie, nous nous interessons aux sources luminescentes placees dans le resonateur. Dans le chapitre 3 et 4, nous demontrons experimentalement par des mesures de photoluminescence le controle de l'emission spontanee des ions terre rare et des centres colores dans une microcavite. Cette etude a permis de mettre en evidence l'aptitude de la cavite a concentrer et amplifier le rayonnement dans plusieurs directions, en associant a chaque lobe d'emission une frequence particuliere. L'effet de selection spectrale de l'emission radiative et un raccourcissement du temps de declin ont aussi ete observes. Nous presentons egalement une etude theorique fondee sur la decomposition du champ emis par un dipole oscillant sur les modes electromagnetiques supportes par la microcavite. Cette description permet de quantifier l'energie emise dans les modes de la structure et de souligner l'importance de la puissance piege dans l'empilement.

•Jan 1, 1999•0 citations
On a longtemps considere l'emission spontanee comme une propriete inherente de l'atome. Lorsque l'atome est plonge dans une cavite dont au moins une dimensions est de l'ordre de l'ordre de la transition optique, les proprietes radiatives de l'atome peuvent etre fortement inhibee. Les structures que nous avons utilisees pour le controle de l'emission spontanee sont des microcavites multidielectriques. Ces composants sont rendus actifs par implantation d'ion de terre rare ou par le depot d'une couche mediane de lif a base de centre colore. Ce memoire est consacre a l'etude theorique et experimentale d'ions de terre rare et de centres colores confines dans des microcavites optiques planaires. Un chapitre de presentation introduit les concepts de materiaux a bande interdite photonique et les notions d'interaction atome-cavite. Le chapitre 2 est consacre a la realisation de microcavite luminescente a tres faibles pertes. Les caracteristiques optiques des films multicouches sont etudies dans la premiere partie. Un formalisme matriciel permet de decrire la propagation d'une onde optique dans une structure stratifiees et donne acces aux proprietes passives des microcavites (reflectivite des miroirs, selectivite spectrale). Dans la deuxieme partie, nous nous interessons aux sources luminescentes placees dans le resonateur. Dans le chapitre 3 et 4, nous demontrons experimentalement par des mesures de photoluminescence le controle de l'emission spontanee des ions terre rare et des centres colores dans une microcavite. Cette etude a permis de mettre en evidence l'aptitude de la cavite a concentrer et amplifier le rayonnement dans plusieurs directions, en associant a chaque lobe d'emission une frequence particuliere. L'effet de selection spectrale de l'emission radiative et un raccourcissement du temps de declin ont aussi ete observes. Nous presentons egalement une etude theorique fondee sur la decomposition du champ emis par un dipole oscillant sur les modes electromagnetiques supportes par la microcavite. Cette description permet de quantifier l'energie emise dans les modes de la structure et de souligner l'importance de la puissance piege dans l'empilement.