Des photons vrais ou faux jumeaux ? Une enquête utilisant l’absorption à deux photons dans un semiconducteur
Emmanuel ROSENCHER (ONERA)

Infos Complémentaires

Salle E244 (Conf IV) - 24 rue Lhomond

2éme étage - 13h30

Jeudi 29 mars

Résumé :

Les propriétés de cohérence d’ordre 2 de faisceaux lumineux décrivent les coïncidences temporelles entre les photons composant ces faisceaux. Ces propriétés de cohérence signent la nature de l’émission de ces photons. Depuis les années 1970, deux questions restaient en suspens quant à cette émission :
- Les photons issus d’un corps noir sont-ils effectivement groupés (bunching) ?
- Les photons issus d’un processus paramétrique sont-ils créés au même moment et présentent-ils des propriétés des coïncidences supérieures à celles du corps noir (extrabunching) ?

Pour répondre à ces deux questions, il était nécessaire de développer une technique permettant de mesurer les coïncidences temporelles de photons à des échelles de quelques femtosecondes. Nous avons développé une telle technique, utilisant l’absorption à deux photons dans les semiconducteurs.
Dans cette technique, les électrons transitent de la bande de valence vers un niveau virtuel dans le gap du semiconducteur par l’absorption d’un premier photon. Leur temps de résidence sur ce niveau est régi par la relation d’incertitude de Heisenberg en temps, conduisant à des valeurs de l’ordre de la femtoseconde. Ils terminent leur transition vers la bande de conduction si un deuxième photon est incident durant ce temps de Heisenberg. On conçoit ainsi qu’un courant électrique ne pourra être détecté qu’à condition que les deux photons arrivent dans un délai inférieur au temps de Heisenberg. Ce courant à deux photons permet donc de mesurer les coïncidences entre photons sur ces échelles de temps extremement courtes. De plus, les états initiaux et finaux des électrons dans le semiconducteur étant très largement distribués en énergie, la bande passante de cette transition est très large, ce que ne permet pas l’absorption à deux photons entre deux niveaux atomiques ou les techniques de doublage de fréquences. En utilisant cette nouvelle technique, nous montrerons comment nous avons pu répondre aux deux questions initiales. Des applications prometteuses à la détection infrarouge seront aussi brièvement citées.

Salle E244 (Conf IV) - 24 rue Lhomond

2éme étage - 13h30