L’insertion d’une couche émettrice de lumière dans une cavité, entre deux miroirs, modifie ses propriétés d’émission. Dans une cavité de très grand facteur de qualité, le couplage fort entre photons et excitons donne lieu à la formation de nouvelles quasi-particules nommées polaritons de cavité, mi-lumière/mi-matière. Une propriété particulièrement intéressante de ces polaritons est leur nature bosonique, qui leur permet de s’accumuler dans un même état. Pour l’instant, la majorité des travaux sur les polaritons concernent des aspects fondamentaux (condensation de Bose-Einstein (BEC), superfluidité, défauts topologiqes, etc.). D’un point de vue plus appliqué, nous pouvons bien sûr exploiter l’émission optique de ces condensats de polaritons pour fabriquer des sources de lumière cohérente, assez similaires à des lasers à émission verticale par la surface (VCSELs). La différence majeure entre ces deux types de lasers réside dans le mécanisme physique à la base de l’effet laser : alors que le VCSEL exploite l’inversion de population dans le milieu à gain, le laser à polaritons est basé sur la condensation bosonique, c’est à dire la relaxation de polaritons stimulée par l’occupation de l’état final.

La plupart des expériences précédentes ont été menées à basse température car, même si le couplage fort peut être obtenu jusqu’à température ambiante dans les systèmes GaAs et CdTe, leur faible stabilité excitonique limite fortement leurs applications à température ambiante et/ou sous forte densité de particules. Pour y remédier, il faut développer des matériaux à grande force de liaison excitonique, comme le GaN et le ZnO, qui sont les matériaux de choix au CRHEA.