Lasers polaritoniques unipolaires dans l'infrarouge moyen – UniPoLaser

Le projet UniPoLaser a pour ambition de fournir la première démonstration de lasers polaritoniques unipolaires dans l'infrarouge moyen (MIR). Contrairement aux lasers à cascade quantique standard qui sont basés sur l'inversion de la population d'électrons, les dispositifs proposés ici reposent sur la diffusion stimulée par l'état final de polaritons. Dans ce projet, nous considérerons des dispositifs avec un pompage optique et électrique. Pour le cas optique, nous étudierons la diffusion paramétrique polariton-polariton étant du aux effets de Coulomb et de saturation dans le but de démontrer pour la première fois un oscillateur paramétrique polaritonique dans le MIR. À cet égard, nous proposons des approches innovantes pour améliorer l'efficacité de la diffusion et la durée de vie des polaritons, qui sont les paramètres clés pour obtenir un gain net dans ces systèmes. Pour les dispositifs à pompage électrique, nous considérerons une configuration complètement nouvelle exploitant des états liés induits par la cavité récemment découverts (en raison du couplage avec une cavité, une transition ionisée est poussée à une énergie inférieure et devient un état lié). Nous utiliserons cette nouvelle architecture polaritonique pour pomper électriquement le continuum de manière non résonnante et créer les conditions pour peupler l'état lié induit par la cavité. Ainsi, nous serons en mesure d'explorer un dispositif de pompage électrique dans un régime de stimulation par l'état final. L'objectif est de démontrer le premier laser à polaritons pompé électriquement dans le MIR, avec la possibilité de réduire considérablement le seuil d'émission par rapport aux lasers à semi-conducteurs conventionnels.