Oscillation paramétrique optique et génération de photons jumeaux dans des microcavités de semiconducteurs

This work is devoted to the study of optical parametric oscillation and quantum correlations in planar semiconductor microcavities.In these systems, a strong light-matter coupling results in new eigenstates, which are mixed exciton-photon states, the microcavity polaritons. Nonlinear effects such as optical parametric oscillation become possible. However, important drawbacks prevent potential applications in quantum optics: the strong coupling condition (limited operating temperature) and the pump injection at a specific angle (impossible electrical injection).We are interested in structures which circumvent these difficulties:- wire-shaped microcavities, where the electric field quantization gives rise to a multiplet of polariton modes;- original triple microcavities structures, where the optical coupling between the three cavities naturally provides a triple resonance for the parametric frequencies. By angle resolved spectroscopy experiments, we observe interbranches parametric processes well adapted to an electrical injection. The pump is at 0 degree and the signal and idler beams can be collected at 0 degree or at opposite angles. The strong coupling constraint disappears in the triple microcavity, allowing an increase of the operating temperature. Finally, we study a configuration in which the signal and idler beams are spatially separated with equal intensities. By quantum noise measurements, we show that these beams are quantum correlated.Cette thèse est consacrée à l'étude de l'oscillation paramétrique optique et des corrélations quantiques dans des microcavités planaires de semiconducteurs.Dans ces systèmes, un couplage fort lumière-matière conduit à l'apparition de nouveaux états propres qui sont des états mixtes exciton-photon, les polaritons de microcavité. Des effets non-linéaires comme l'oscillation paramétrique optique deviennent possibles. Cependant, certaines limitations existent pour d'éventuelles applications en optique quantique: la nécessité du couplage fort (température de fonctionnement limitée) et l'injection de la pompe à un angle particulier (injection électrique impossible).Nous nous intéressons à des structures qui contournent ces difficultés: - microcavités gravées en fils photoniques où la quantification du champ électrique conduit à un multiplet de modes de polaritons en couplage fort ;- structures originales de microcavités triples où le couplage optique intercavités fournit naturellement une résonance triple pour les fréquences paramétriques. Nous mettons en évidence par des expériences de spectroscopie résolue en angle des processus paramétriques interbranches adaptés à une injection électrique. La pompe excite sous incidence normale les échantillons et les faisceaux signal et complémentaire peuvent être collectés à 0 degré ou à des angles opposés. La contrainte du couplage fort, i.e. de la température, disparaît dans la microcavité triple.Enfin, nous étudions la configuration où signal et complémentaire sont séparés spatialement et équilibrés en intensité. Nous démontrons par des mesures de bruit quantique que ces deux faisceaux sont corrélés quantiquement