PHYS-635: Semiconductor photonics and quantum structures

Résumé

This course gives an overview of the current trends in semiconductor nanophotonics, with an emphasis on quantum nanostructures and optical cavities. Different light-matter interaction regimes in cavity-quantum structure systems are discussed. Nanophotonic light emitting devices are presented.

Source officielle

https://edu.epfl.ch/coursebook/fr/semiconductor-photonics-and-quantum-structures-PHYS-635

Page Moodle

http://go.epfl.ch/PHYS-635

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La physique du solide est l'étude des propriétés fondamentales des matériaux solides, cristallins – par exemple la plupart des métaux –, ou amorphes – par exemple les verres – en partant autant que possible des propriétés à l'échelle atomique (par exemple la fonction d'onde électronique) pour remonter aux propriétés à l'échelle macroscopique. Bien que celles-ci présentent parfois de fortes réminiscences des propriétés microscopiques (par ex.

alt=Une diode laser vue au microscope électronique|vignette|Une diode laser vue au microscope électronique L'opto-électronique est à la fois une branche de l'électronique et de la photonique. Elle concerne l'étude des composants électroniques, appelés aussi composants photoniques, qui émettent de la lumière ou interagissent avec elle. Parmi eux, se trouvent les capteurs ou les diodes permettant la conversion de photons en charge électrique ou réciproquement, les systèmes permettant la gestion d'un signal optique dans les télécommunications par fibre optique ou encore les systèmes d'optique intégrée.

Une nanostructure est un assemblage d'atomes ou de molécules dont au moins une dimension est comprise entre 0,1 et 100 nanomètres. En pratique, on tolère un certain débordement dans ces limites. Ainsi, un nanofil est une nanostructure dont le diamètre est compris entre 0,1 à 100 nanomètres. Les nanostructures se retrouvent dans la nature et sont étudiées par les nanotechnologies du microscope jusqu'aux visualisations avancées des protéines (une protéine peut faire un nanomètre de diamètre).

vignette|Simulation par matrice de transfert de la dynamique du champ électrique lorsqu'une impulsion est projetée sur une microcavité (en l'occurrence un réflecteur de Bragg avec un défaut au milieu). Une microcavité optique est une structure nanométrique dont les dimensions sont comparables aux longueurs d'onde optiques ; elles sont notamment utilisées pour agir sur l'émission d'émetteurs placés en leur cœur.

L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, de son comportement et de ses propriétés, du rayonnement électromagnétique à la vision en passant par les systèmes utilisant ou émettant de la lumière. Du fait de ses propriétés ondulatoires, le domaine de la lumière peut couvrir le lointain UV jusqu'au lointain IR en passant par les longueurs d'onde visibles. Ces propriétés recouvrent alors le domaine des ondes radio, micro-ondes, des rayons X et des radiations électromagnétiques.