Polaritons en microcavité semi-conductrice : dynamique de fluide quantique, effets de spin et mesures de bruit en régime d'oscillation paramétrique

This work is devoted to the study of the properties of polaritons, half-matter/half-light particles, in a semiconductor microcavity. Their bosonic behaviour enables to reach macroscopic coherence regimes such as Bose-Einstein condensation and super uflidity which we have experimentally demonstrated. We also developed a way to optically engineer the polariton landscape by creating arti cial defects on the sample, which will help finding some fancy behaviours such as turbulence. Thanks to the strong spin-dependant interactions between polaritons and the very high propagation speeds due to their photonic component, we could build an all-optical, ultra-fast spin switch device operating at low injected power. We managed to control the spatial distribution in spin of the polaritonic beam and con fine a pure spin state within a micrometer-sized region. The bistability of the system led us to reconsider the sign of the interaction constant between cross-polarized polaritons. Finally, we carried on investigating the possibility of generating twin photons in the parametric oscillation regime by four-wave mixing, with correlations measures and transverse-mode noise distribution analysis, in di fferent planar cavity types and in micropillars (0D).Ce travail est consacré à l'étude des propriétés des polaritons, particules mi-lumière mi-matière, en microcavité semi-conductrice. Leur caractère bosonique autorise l'accès à des régimes de cohérence macroscopique tels la condensation de Bose-Einstein et la superfl uidité que nous avons démontrée expérimentalement. Nous avons également développé une technique permettant de modifier optiquement l'environnement polaritonique par création de défauts arti ficiels, ce qui facilite l'obtention de comportements particuliers du fluide polaritonique comme la turbulence. Les fortes interactions dépendantes du spin entre ces particules, alliées à des vitesses de propagation très élevées du fait de leur composante photonique, nous ont permis de réaliser un interrupteur performant contrôlé optiquement, codé en polarisation et en intensité. Nous avons également réussi à manipuler la distribution spatiale en spin d'un faisceau de polaritons, et notamment à confi ner des états de spin pur sur des zones de quelques microns. Le phénomène de bistabilité présent dans le système nous a amené à reconsidérer le signe de la constante d'interaction entre polaritons de spin opposés. En fin, en régime d'oscillation paramétrique par mélange à quatre ondes, nous avons poursuivi l'étude de génération de photons jumeaux grâce à des mesures de corrélations et des analyses en bruit de la distribution modale transverse, dans diff érents types de cavités planaires puis dans des micropiliers (0D)