Solitons, demi-solitons et réseaux de vortex dans un fluide de polaritons

This work is devoted to the study of polariton quantum fluids in semiconductor microcavities and in particular to the generation of solitons, half-solitons and vortex lattices in these systems. We develop an experimental setup allowing for the generation and the observation of dark solitons in a polariton fluid. We observe characteristic density and phase profiles, and study the stability of solitons. We show experimentally that using a linearly polarised pump, half-solitons are formed due to the effective magnetic field arising in presence of the two spin populations. After the characterization of the half-solitons in density and phase, we perform a complete tomography of the emission to extract the information stored in the pseudospin. These studies allow us to highlight a formal analogy between half-solitons and magnetic monopoles. Then we investigate vortex trapping techniques. We make use of metallic masks to create potential wells trapping hydrodynamically generated vortex in the wake of a defect. At low polariton density we used the masks to realise vortex and antivortex lattices with adjustable shape and size. The study of the polariton-polariton interaction at high density leads us to use an experimental setup with several pumps allowing for the observation of strong modifications and washing-out of the lattices.Ce travail est consacré à l'étude des fluides quantiques de polaritons de microcavités semi-conductrices et en particulier à la génération de solitons, de demi-solitons et de réseaux de vortex. Nous avons développé un dispositif expérimental permettant la génération et l'observation de solitons sombres dans un fluide de polaritons. Nous observons les profils de densité et de phase caractéristiques des solitons, et étudions leurs propriétés de stabilité. Nous montrons expérimentalement que l'utilisation d'une pompe polarisée linéairement mène à la formation de demi-solitons, grâce au champ magnétique effectif existant en présence des deux populations de spin. Après avoir caractérisé les demi-solitons en densité et en phase, une tomographie complète du système est effectuée pour extraire l'information stockée dans le pseudospin. Ces études nous permettent de formuler une analogie formelle entre les demi-solitons et les monopoles magnétiques. Enfin, nous nous intéressons à des techniques de piégeage de vortex. Nous mettons à profit l'utilisation de masques métalliques pour créer des puits de potentiels piégeant les vortex générés hydrodynamiquement lors de l'écoulement du fluide sur un défaut à basse densité de polaritons. Nous utilisons ces masques pour réaliser des réseaux géométriques de vortex et d'antivortex à basse densité de polaritons dont la forme et la taille sont contrôlables. L'étude des effets d'interaction polariton-polariton à haute densité menée grâce à un dispositif expérimental à plusieurs faisceaux d'excitations nous permet d'observer la déformation et la destruction du réseau dues à l'annihilation des paires vortex-antivortex