Contrôle optique de l'émission résonnante de boîtes quantiques semiconductrices

This thesis is devoted to the study of the resonant emission of single InAs/GaAs quantum dots embedded in a planar microcavity.By using an original optical fiber setup, the resonant excitation laser is spatially decoupled to the quantum dots emission, in order to suppress the laser scattering which is superimposed with the signal.The power dependence and the measurement of the first and second order correlation functions confirm that a single semiconductor quantum dot under resonant excitation can be considered as a two-level atom-like system. However, the electrostatic environmentdue to unintentional impurities in the sample strongly influencesthe quantum dots resonant emission. A complete inhibition of the resonant emission due to Coulomb blockade appears for the quasi-totality of the quantum dots. This problem is solved by using an additional non-resonant laser at an ultra-low excitation power that acts as an optical gate and controls very efficiently the resonant emission. Thanks to this optical gate, the resonant emission is unblocked and the properties of atwo-level atom-like system are spectacularly recovered. The effect of the optical gate on the resonant signal, the energy shift and the photons emission statistics are well fitted by a random population model that we developed in this thesis.Cette thèse est consacrée à l'étude de l'émission résonnante de boîtes quantiques uniques InAs/GaAs en microcavité planaire. Un montage original d'excitation par fibre optique est mis en oeuvre afin de découpler spatialement l'excitation résonnante de l'émission des boîtes quantiques et de s'affranchir de la diffusion parasite du laser superposée au signal d'émission résonnante. Des études en puissance d'excitation et les mesures des fonctions de corrélation du premier et deuxième ordre confirment qu'une boîte quantique semiconductrice sous excitation résonnante peut être assimilée à un véritable système à deux niveaux. Cependant, l'environnement électrostatique lié aux impuretés non-intentionnelles de l'échantillon influence fortement l'émission résonnante des boîtes quantiques. Il apparaît pour la quasi-totalité des boîtes quantiques une complète inhibition de l'émission résonnante par blocage de Coulomb. L'utilisation d'un laser non-résonant supplémentaire de très faible puissance permet de résoudre ce problème grâce à un contrôle optique très efficace de l'émission résonnante. En effet, en présence de ce " gate " optique, l'émission résonnante est débloquée et les propriétés d'un système à deux niveaux sont spectaculairement restituées. Les effets du " gate " optique sur l'émission résonnante, le décalage spectral de l'émission résonnante et la statistique des photons émis sont parfaitement expliqués de manière quantitative par un modèle de population aléatoire que nous avons développé au cours de cette thèse