Ce projet de thèse porte sur le développement d’une méthode d’intégration contrôlée et déterministe pour l’émission de lumière quantique et la détection de nanostructures sur des circuits optiques intégrés. La méthodologie d’intégration que nous proposons repose sur l’utilisation de la lumière laser à travers des forces de piégeage optique. Cette force agit comme une pince, permettant la capture et la fixation précise d’une nanostructure à un endroit précis. Les nanostructures émettrices de lumière quantique considérées dans le projet sont des nanocristaux de diamant, qui ont la capacité d’émettre et d’absorber de la lumière quantique, c’est-à-dire des photons uniques.
Le projet vise à concevoir, fabriquer et caractériser une source intégrée de photons uniques sur un guide d’onde en verre, avec une architecture qui permet les étapes séquentielles suivantes :
1.Pendant la phase de mise en œuvre, générer un point chaud électromagnétique agissant comme une pince optique pour intégrer de manière déterministe et permanente un nano-émetteur avec une précision nanométrique.
2. Dans sa fonctionnalité finale, optimisez le taux d’émission de l’émetteur dans le guide d’ondes sous-jacent.
Le système proposé est un composant hybride comprenant un guide d’onde en verre créé par échange d’ions (IEW), suivi d’une interface nano-structurée constituée d’une couche de dioxyde de titane à haut indice et d’une nano-antenne métallique, et enfin du nano-émetteur. Le rôle principal du guide optique en verre intégré est d’acheminer les photons uniques vers diverses fonctionnalités (applications).
Ces guides échangeurs d’ions sont basés sur un procédé industriel respectueux de l’environnement et rentable. De plus, cette technologie présente de faibles pertes pour le transport optique des informations quantiques transportées par des photons uniques.
Les principales étapes de ce projet peuvent être divisées en quatre parties :
1. Conception basée sur la simulation électromagnétique de l’architecture du composant, remplissant le double rôle de pince optique et de composant de couplage au guide d’ondes sous-jacent.
2. Fabrication des composants « passifs » : Guide d’onde en verre, interface TiO2, antenne métallique.
3. Piégeage optique et immobilisation physique d’un nano-émetteur monophotonique.
4. Caractérisation fonctionnelle du composant.

Catégorie de financement : Contrat doctoral
UTT salaire
Titre du doctorat : Doctorat en Sciences pour l’Ingénieur, spécialité Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
Pays du doctorat : France