MFEs 2011 – 2012 OPERA – Faculté des Sciences Appliquées

Titi

Description

licence, Supérieur, Licence (bac+3)

• mémoire - matière potentielle : fin d' études
• cours - matière potentielle : du temps
• mémoire - matière potentielle : tout - optique
• cours - matière potentielle : son travail
• mémoire - matière potentielle : fin d' études suivants
• mémoire - matière potentielle : optique
• mémoire

MFEs 2011 – 2012 OPERA – Faculté des Sciences Appliquées Les sujets de Mémoires de fin d'études suivants sont proposés, à titre principal, aux étudiants de 3e année du grade d'Ingénieur civil physicien, d'Ingénieur civil électricien (spécialisation télécommunications) ou aux étudiants de 2e licence en Sciences physiques. Les thèmes proposés s'intègrent dans la palette des activités de recherche développées par le groupe Optique et Photonique du Service OPERA.

• expérimental mots-clés
• intelligence artificielle au service des télécommunications
• gaz froid
• propagation d'impulsions courtes
• einstein de particules en interaction et des gaz de particules indépendantes
• optique quantique
• impulsion
• impulsions
• horloge optique
• interaction
• interactions
• photon
• photons

Sujets

• Optique
• Mémoire
• Physique-chimie

Informations

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• Langue: Français

Extrait

MFEs 2011 – 2012

OPERA –
Faculté des Sciences Appliquées

Les sujets de Mémoires de fin d’études suivants sont proposés,
à titre principal, aux étudiants de 3e année du grade d’Ingénieur
civil physicien, d’Ingénieur civil électricien (spécialisation
télécommunications) ou aux étudiants de 2e licence en
Sciences physiques.
Les thèmes proposés s’intègrent dans la palette des activités
de recherche développées par le groupe Optique et Photonique
du Service OPERA. SOURCES DE PHOTONS UNIQUES ACCORDABLES EN LONGUEUR D'ONDE.
Informations : Edouard Brainis, Philippe Emplit
Étudiants concernés : Ir physiciens et physiciens
Type : Expérimental
Mots-clés : optique quantique, nano-matériaux, photons uniques
Collaboration : Université de Gand
MOTIVATION
Depuis 2009, nous travaillons sur l'utilisation de points quantiques semi-conducteurs comme
sources de photons uniques à la demande [1]. Les points quantiques sont des nanocristaux
de quelques nanomètres qui se comportent comme des atomes artificiels. Cette recherche
est menée en collaboration avec le groupe « Physics and Chemistry of Nanostructures » de
l'Université de Gand.
Les sources de lumière émettant des photons uniques sont des ressources importantes pour
le domaine émergeant de l'informatique quantique et de la communication quantique. Elles
sont également utilisées pour tester les fondements de l'optique quantique (interférences de
photons uniques, imagerie quantique ...).
Depuis le début du projet, nous avons (i) construit un dispositif expérimental permettant
d'exciter de manière ciblée un nombre quelconque de points quantiques uniques et de
récolter les photons qu'ils émettent [2], (ii) développé des techniques pour synthétiser des
points quantiques de haute pureté structurelle et stabilité chimique et (iii) observé l'émission
de photons uniques à température ambiante dans notre dispositif [3]. Nous voulons
maintenant démontrer que nous pouvons contrôler la longueur d'onde démission des
photons uniques émis et réaliser la première source de photons uniques accordable en
longueur d'onde.
NATURE DU TRAVAIL
L'étudiant(e) qui choisira ce mémoire travaillera dans un environnement pluridisciplinaire où
il/elle sera initié(e) aux aspects théoriques et expérimentaux de l'optique quantique ainsi qu’à
la physique des nanocristaux. Au cours de son travail, il/elle sera chargé(e) de caractériser
l'émission de différents types de points quantiques au moyen d'un système de microscopie
spécialement construit au laboratoire d'OPERA-Photonique. Cette caractérisation consistera
à :
1. démontrer que les différentes particules synthétisées émettent des photons uniques,
2. mesurer leur temps de vie de fluorescence,
3. mesurer le spectre des photons uniques émis
On utilisera ensuite les points quantiques étudiés pour réaliser une source de photons
uniques accordable en longueur d'onde.

REFERENCES
[1] X. Brokmann, G. Messin, P. Desbiolles, E. Giacobino, M. Dahan, and J.P. Hermier, ''Colloidal
CdSe/ZnS quantum dots as single-photon sources'', New J. Phys., 2004, 6, 99.
[2] E. Brainis, V. Henry, A. Licari, V. Staicu, Z. Hens, and P. Emplit, ''Simultaneous excitation of N
single colloidal quantum dots'', in Proceedings of the 14th Annual Symposium of the IEEE Photonics
Benelux Chapter, 2009, 189-192.
[3] E. Brainis, K. Lambert, K. Cielen, A. Licari, P. Emplit, and Z. Hens, ''Towards parallel control of
multiple single-photon emitters'', in Proceedings of CLEO / EQEC Europe, 2011, EA7.4. PERSONNES DE CONTACT:
Edouard Brainis ([e-mail]), Tél. [phone],
Campus du Solbosch, Bât. C, niv. 3, local C3.122
Prof. Philippe Emplit ([e-mail]), Tél. [phone],
Campus du Solbosch, Bât. C, niv. 3, local C3.122
TRANSPORT OPTIMAL QUANTIQUE D'UN GAZ FROID
Informations : Edouard Brainis, Jean-Marc Sparenberg
Étudiants concernés : Ir physiciens et physiciens
Type : Théorique
Mots-clés : mécanique quantique, gaz froids, condensats de Bose-Einstein
Collaboration : intra-ULB

MOTIVATION
Nous désirons étudier le comportement d'un gaz d'atomes froids piégé dans un puit de
potentiel lorsque le potentiel confinant est progressivement modifié pour mettre le gaz en
mouvement et le transporter d'une position spatiale à une autre. En particulier, pour un
déplacement donné, nous désirons déterminer la manière dont on doit modifier le potentiel
au cours du temps pour obtenir un transport optimal. Les gaz que nous envisageons
d'étudier seront des condensats de Bose-Einstein de particules en interaction et des gaz de
particules indépendantes. Nous désirons également comparer ce transport à celui d'un gaz
de particules classiques dans les mêmes conditions.
NATURE DU TRAVAIL
Le travail consistera à étudier l'évolution de la fonction densité d'un gaz de particules
quantiques dans l'espace des phases lorsque celui-ci est soumis à un potentiel dépendant
du temps qui induit le déplacement de son centre de masse. L'étudiant mettra en œuvre des
méthodes de contrôle quantique pour déterminer le potentiel qui donnera lieu à un
« transport optimal ». Pour mener son travail à bien, l'étudiant devra apprendre à résoudre
des équations de Schrödinger et de Gross–Pitaevskii dépendant du temps et s'initier à la
théorie du contrôle quantique optimal.
PERSONNES DE CONTACT:
Edouard Brainis ([e-mail]), Tél. [phone],
Campus du Solbosch, Bât. C, niv. 3, local C3.122
Prof. Jean-Marc Sparenberg ([e-mail]), Tél. [phone],
Campus de la Plaine, Bât. NO, niv. 6, local 2N6.115 ÉTUDE DE LA GENERATION DE SOMME DE FREQUENCE DANS UN LONG
CRISTAL NON LINEAIRE ET APPLICATION A LA CARACTERISATION
COMPLETE D’IMPULSIONS ULTRA COURTES
Informations : Simon-Pierre Gorza
Étudiants concernés : Ir physiciens et physiciens
Type : Théorique et expérimental
Mots-clés : caractérisation impulsions courtes

MOTIVATION
Les impulsions optiques ultracourtes constituent aujourd’hui un outil de plus en plus
précieux dans divers domaines tels que la physique, la chimie, la biologie ou la médecine.
Tantôt, c’est l’extrême brièveté des impulsions qui est recherchée, tantôt, c’est l’intensité très
élevée des champs électriques produits au sein des impulsions qui les rendent utiles. Dans
les deux cas, il est important de pouvoir caractériser complètement ces impulsions, soit dans
le but de les optimiser pour maximiser les interactions non linéaires de ces impulsions avec
la matière ou pour les rendre les plus brèves possibles, soit parce que cette caractérisation
permet d’extraire des informations sur tout système pouvant être étudié au départ de ses
interactions avec la lumière. L’existence de sources lasers robustes et clé en main délivrant
des impulsions de quelques femtosecondes à quelques centaines de femtosecondes justifie
le développement d’outils de caractérisation de ces impulsions toujours plus fiables et plus
faciles d’utilisation. Dans ce contexte, une nouvelle méthode de caractérisation d’impulsions
courtes a été mise au point à l’Université d’Oxford. Cette technique utilise la génération de
somme de fréquence dans un long cristal non linéaire pour simplifier fortement le dispositif
de caractérisation [1-2]. Ce dispositif peut encore être fortement simplifié par la mise en
cascade de deux cristaux non linéaires. Toutefois, lors des premières expériences, nous
avons constaté que malgré la simplicité du dispositif expérimental, celui-ci était difficile à
utiliser pour la caractérisation d’impulsions courtes et, à ce jour, nous ne savons toujours pas
où se situe le problème.
NATURE DU TRAVAIL
Le but du travail proposé est de réaliser expérimentalement une caractérisation
spatio-temporelle la plus précise possible des impulsions courtes générées par sommes de
fréquences (SFG) dans un long cristal non linéaire. En particulier, l’étudiant s’intéressera à
l’influence sur la SFG de la variation de phase initiale de l’impulsion, de la dispersion dans le
cristal non linéaire et des effets spatiaux tels que la biréfringence et la diffraction. Ces
résultats sero