Polaritons de microcavité : relaxation spontanée et stimulée

Lorsque un puits quantique est place dans une microcavite optique, un regime de couplage fort peut s'etablir entre le mode de cavite et le mode excitonique du puits. Les etats propres du systeme sont des etats mixtes exciton-photon appeles polaritons de cavite. Ils presentent des relations de dispersion tres differentes de celle de l'exciton. Pour les grands vecteurs d'onde, leur densite d'etat est celle de l'exciton, tandis qu'au centre de la zone de Brillouin, elle est 10 3 a 10 4  fois plus faible. Cette propriete est prometteuse pour mettre en evidence la nature bosonique des polaritons, et donc des excitons. En effet, la faible densite d'etats en centre de zone pourrait permettre d'obtenir un facteur d'occupation grand devant 1 d'un etat partiellement excitonique. Ce grand facteur d'occupation pourrait par exemple se manifester par une stimulation de la relaxation par la population de l'etat final.
Dans cet ouvrage, nous etudions la relaxation des polaritons par des experiences de photoluminescence et de reflectivite sous differentes conditions d'excitation. Nous montrons qu'une excitation non-resonante donne lieu a un goulet d'etranglement dans la relaxation des polaritons, avec une accumulation des polaritons dans les etats de grand vecteur d'onde. Ce goulet disparait en augmentant la densite d'excitation. En calibrant notre dispositif experimental, nous montrons que des facteurs d'occupation proches de l'unite ne sont jamais obtenus en regime de couplage fort. La disparition du goulet d'etranglement n'est pas due a une stimulation de la relaxation mais a la mise en place de la diffusion polariton-polariton. 
En revanche, en creant, de facon resonante a l'aide d'un second faisceau, un facteur d'occupation grand en centre de zone, nous mettons en evidence la stimulation de la relaxation des polaritons qui se traduit par une amplification du faisceau resonant accompagnee d'une depopulation des etats de depart. Ces observations sont une manifestation de la nature bosonique des polaritons.