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We report on the optical characterization of AlGaAs nonlinear THz emitters based on triply resonant microcylindrical cavities. Reflectivity spectra measured from 2D arrays of pillars showing the excitation of THz whispering gallery modes are presented.

The influence of a tapering on nanowire light-emission profiles is studied. We show that, for nanowires with divergent output beams, the introduction of a conical tapering with a small opening angle reduces the beam divergence and increases transmission. This results in a dramatic increase in the collection efficiency of the detection optics. For a realistic tapering and a modest NA, the collection efficiency is enhanced by more than a factor of 2. This improvement is ensured by the adiabatic expansion of the guided mode in the tapering.

We present ultrafast reflectivity measurements on the dynamics of optically excited free carriers in semiconductor microcavities. We observe that the relaxation dynamics of the switched cavity is strongly frequency dependent, which points towards multiple carrier populations. The interest in ultrafast all-optical switching of nano-photonic structures has rapidly increased due to the inherent speed of the process. This not only promises new developments in information technology [1-3] but also a better understanding in fundamental electrodynamics as well as in ultrafast cavity QED [4]. The fastest mechanisms for switching are, as recently shown, the electronic Kerr effect [5] and, as more commonly used, the excitation of free carriers [2,3,5-9]. Despite all studies on switching with free carriers, there is still a debate on the dynamics and the recombination processes in these nano-photonic structures. Here, we explore the dynamics of a semiconductor microcavity, which is switched by optically excited free carriers. Our experiments are performed on the well-known GaAs-AlAs planar semiconductor microcavity system over a wide frequency range. To track the dynamics of the relaxation of the switched cavity, we keep the pump frequency constant at ωpu=5000 cm-1 (λpu=2000 nm) to ensure two-photon absorption in the GaAs layers, while the probe frequency was scanned. Using this scheme, we are able to resolve the time dependent spectral response of the cavity (Fig. 1(b)). We observe that the relaxation process of the cavity, driven by the recombination of free carriers, shows a strong spectral dependence. The latter cannot be explained assuming a single population model for the free carriers in the GaAs of the Bragg-stack and the λ-layer.

We present a novel single-photon-source based on the emission of a semiconductor quantum dot embedded in a single-mode photonic wire. This geometry ensures a very large coupling (≫ 95%) of the spontaneous emission to the guided mode. Numerical simulations show that a photon collection efficiency as large as 90% can be obtained for engineered nanowires with a tapered tip and a metallic bottom mirror coated by a thin dielectric layer. Experimentally, a record-high efficiency of 75 ± 10% (for a NA = 0.75 collection optics) has been measured for an InAs quantum dot embedded in such a nanowire, made of GaAs and defined by reactive-ion etching.

We present a single-photon-source design based on the emission of a quantum dot embedded in a semiconductor (GaAs) nanowire. The nanowire ends are engineered (efficient metallic mirror and tip taper) to reach a predicted record-high collection efficiency of 90% with a realistic design. Preliminary experimental results already show a measured efficiency of 44%.

We have performed ultrafast pump-probe experiments on a GaAs-AlAs microcavity with a resonance near 1300 nm in the "original" telecom band. We concentrate on ultimate-fast optical switching of the cavity resonance that is measured as a function of pump-pulse energy. We observe that at low pump-pulse energies the switching of the cavity resonance is governed by the instantaneous electronic Kerr effect and is achieved within 300 fs. At high pump-pulse energies the index change induced by free carriers generated in the GaAs start to compete with the electronic Kerr effect and reduce the resonance frequency shift. We have developed an analytic model which predicts this competition in agreement with the experimental data. Our model includes a new term in the intensity-dependent refractive index that considers the effect of the probe pulse intensity, which is resonantly enhanced by the cavity. We calculate the effect of the resonantly enhanced probe light on the refractive index change induced by the electronic Kerr effect for cavities with different quality factors. By exploiting the linear regime where only the electronic Kerr effect is observed, we manage to retrieve the nondegenerate third order nonlinear susceptibility for GaAs from the cavity resonance shift as a function of pump-pulse energy., 31 pages, 8 figures

The photonic nanowire has recently emerged as an promising alternative to microcavity-based single-photon source designs. In this simple structure, a geometrical effect ensures a strong coupling between an embedded emitter and the optical mode of interest and a combination of tapers and mirrors are used to tailor the far-field emission pattern. This non-resonant approach relaxes the demands to fabrication perfection, allowing for record-high measured efficiency of fabricated nanowire single-photon sources. We review recent progress in photonic nanowire technology and present next generation designs allowing for electrical contacting, polarization control, improved efficiency and simplified fabrication.

L’emploi des boîtes quantiques semiconductrices dans le domaine des technologies quantiques requiert une ingénierie minutieuse de leur environnement électromagnétique. Dans ce travail, nous présenterons des nanocavités à nanofils qui offrent une accélération de l’ émission spontanée et une efficacité de collection optimale sur une grande largeur spectrale. Ces na- nocavités permettront de réaliser des sources de photons uniques largement accordables.

We propose and analyze three electrically-pumped nanowire single-photon source structures, which achieve output efficiencies of more than 80%. These structures are based on a quantum dot embedded in a photonic nanowire with carefully tailored ends and optimized contact electrodes. Contrary to conventional cavity-based sources, this non-resonant approach provides broadband spontaneous emission control and features an improved fabrication tolerance towards surface roughness and imperfections. Using an element-splitting approach, we analyze the various building blocks of the designs with respect to realistic variations of the experimental fabrication parameters.

International audience; Nanowire antennas embedding a single quantum dot (QD) have recently emerged as versatile platforms to realize bright sources of quantum light. In this theoretical work, we show that the thermally driven, low-frequency vibrations of the nanowire have a major impact on the QD light emission spectrum. Even at liquid helium temperatures, these prevent the emission of indistinguishable photons. To overcome this intrinsic limitation, we propose three designs that restore photon indistinguishability thanks to a specific engineering of the mechanical properties of the nanowire. We anticipate that such a mechanical optimization will also play a key role in the development of other high-performance light-matter interfaces based on nanostructures.

A photonic wire antenna shapes the emission of a quantum dot (QD) into a directional beam, which can be efficiently collected by free-space optics. These photonic structures find applications in the emission of non-classical states of light (single photons, entangled pairs of photons) or in the generation of giant non-linearities, at the level of a single photon. This thesis contributes to a better understanding of the optical properties of InAs QDs integrated in photonic wire antennas through two main results. We first demonstrate an all-optical - and therefore non-destructive - technique for precisely locating a QD in a section of the antenna. The position of the emitter is important because it conditions the strength of the light-matter interaction within the antenna, as well as the coupling of the QD to certain spectral decoherence channels. The proposed technique exploits the emission of the QD in two guided modes which present different spatial profiles and is based on a measurement of the angle-resolved far-field map. The second study focuses on spin-flip mechanisms that couple the exciton states of a neutral QD. These spin-flips are a source of decoherence. To reveal them, we integrate the QD into an anisotropic photonic structure (here a photonic wire with an elliptical cross section). Polarization measurements combined with time-resolved measurements of the photoluminescence decay then allow determining the spin-flip rates. We present a study of the influence of the temperature and of the non-resonant excitation power., Une antenne à fil photonique permet de façonner l’émission d’une boîte quantique (BQ) en un faisceau directif, qui peut être collecté efficacement par des optiques en espace libre. Ces structures photoniques trouvent des applications dans l’émission d’états non classiques de la lumière (photons uniques, paires de photons enchevêtrés) ou dans la génération de non-linéarités géantes, à l’échelle du photon unique. Cette thèse contribue à une meilleure compréhension des propriétés optiques des BQs InAs intégrées dans des antennes à fil photonique à travers deux résultats principaux. Nous démontrons tout d’abord une technique tout optique - et donc non destructive - pour localiser précisément une BQ dans une section de l’antenne. La position de l’émetteur est importante car elle conditionne la force de l’interaction lumière-matière au sein de l’antenne, ainsi que le couplage de la BQ à certains canaux de décohérence spectrale. La technique proposée exploite l’émission de la BQ dans deux modes guidés qui présentent des profils spatiaux différents et s’appuie sur une cartographie du champ lointain résolue en angle. La seconde étude porte sur les mécanismes de spin-flip qui couplent les états excitoniques d’une BQ neutre. Ces spin-flips constituent une source de décohérence. Pour les révéler, nous intégrons la BQ dans une structure photonique anisotrope (ici un fil photonique avec une section elliptique). Des mesures de polarisation et de déclin de la photoluminescence résolu en temps donnent alors accès aux taux de spin-flips. Nous étudions en particulier l’influence de la température et de la puissance d’excitation non-résonante.

Ce mémoire porte sur mes activités de recherche dans la période 2009-2018, et il est organisé decette façon :Le chapitre 1 illustre une sélection de travaux menés durant mon post-doc à l’IEF Orsay, avec une attention particulière aux aspects de microscopie corrélative, i.e. aux analyses effectuées en spectroscopie optique et microscopie électronique sur des nano-objets uniques.Le chapitre 2 est une introduction à la physique de l’évaporation par effet de champ et à la technique de la SAT. On y introduit des notions qui seront développées dans les chapitres successifs.Le chapitre 3 traite des biais de mesure de composition dans l’analyse des semiconducteurs composés par SAT. Les résultats marquants sont ici la démonstration que ces biais sont liés au champ électrostatique de surface, l’estimation des rendements de détection des différentes espèces dans le GaN et dans l’AlGaN et l’interprétation d’une partie des mécanismes physiques conduisant à la nondétection de certaines espèces. Ce volet d’études ne faisait pas à l’origine partie de mon projet de maître de conférences, mais au cours de mes activités je me suis rendu compte de l’importance des aspects métrologiques pour les analyses corrélatives basées sur la SAT. Aujourd’hui, la métrologie compositionnelle en SAT constitue un de mes centres d’intérêt principaux, ouvert à de nombreuses hypothèses d’approfondissement.Le chapitre 4 illustre les approches de microscopie corrélative basées sur la SAT, en particulier celle que j’appelle l’approche statistique, et l’approche séquentielle sur un nano-objet unique. Un exemple d’approche statistique est illustré dans le cas de l’analyse de l’AlGaN, où les informations spectroscopiques ont été exploitées pour corriger le biais de mesure de composition dans cet alliage. L’approche à nano-objet unique est développée pour les puits quantiques InGaN/GaN et pour les boites quantiques GaN/AlGaN. L’importance de la microscopie électronique comme technique complémentaire y est particulièrement soulignée. Le chapitre se termine sur les possibles développements de la microscopie corrélative basée sur la SAT.Le chapitre 5 décrit la spectroscopie de µPL in situ dans une SAT, à travers les études menées sur le diamant et sur des hétérostructures à base d’oxydes. Le premier résultat marquant obtenu grâce à cette approche est la mesure de la contrainte mécanique induite par l’application du champ au sommet de nano-aiguilles en diamant. Le chapitre et le mémoire se concluent sur les nombreuses perspectives ouvertes par ce nouvel instrument.

Combining direct bandgap III-V compound semiconductors, such as InAs and GaAs, with silicon to realize on-chip optical light emitters and detectors at telecommunication wavelengths is an important technological objective. However, traditional thin film epitaxy of InAs and GaAs on silicon is challenging because of the high lattice mismatch between the involved materials. These epitaxial thin films exhibit a poor quality at the interface with silicon, limiting the performance of future devices. Nanowires can overcome the mismatch challenge owing to their small lateral size and high aspect ratio. Thanks to their free, unconstrained surfaces, nanowires release the mismatch strain via elastic lateral relaxation. In this context, my thesis aimed at growing axial GaAs/InAs nanowire heterostructures on silicon substrates to realize on-chip, integrated, single-photon emitters. In this experimental work, I grew nanowires by gold-assisted vapor liquid solid mechanism in a molecular beam epitaxy reactor. The nanowires were then characterized using energy dispersive x-ray spectroscopy and transmission electron microscopy to evaluate their composition and crystalline structure. Strain distribution was studied experimentally using geometrical phase analysis and compared theoretically with finite element simulations, performed with the COMSOL software. During this thesis, I tackled different challenges inherent to axial nanowire heterostructures, such as kinking during material exchange, compositionally graded interfaces, and radial overgrowth. First, I developed an optimized a growth protocol to prevent the formation of kinks. Kinks usually appear when the gold catalyst at the nanowire tip has been destabilized. By keeping a high supersaturation in the gold droplet during the entire growth procedure, straight InAs-on-GaAs nanowires were achieved with a yield exceeding 90%. By a careful tuning of the material fluxes supplied during growth, I significantly improved the interface sharpness between the InAs and GaAs nanowire segments: the use of a high In flux during the growth of the InAs segment resulted in a 5 nm composition gradient at the InAs/GaAs interface. Through the careful analysis of the nanowires’ chemical composition, I observed that the nominally pure InAs segments grown on top of GaAs are in fact ternary InxGa1-xAs alloys. I found out that Ga incorporation in the nominal InAs segment is due to the diffusion of Ga adatoms thermally created on the GaAs nanowire sidewalls and on the two-dimensional GaAs layer grown on silicon substrate. I demonstrated that the use of large nanowire diameters prevents Ga diffusion along the nanowire sidewalls, resulting in the growth of pure InAs segments on top of GaAs. Finally, I studied how 7% mismatch strain at the InAs/GaAs interface is distributed along the nanowire, depending on the nanowire diameter and interface sharpness. I observed that nanowires with diameters below 40 nm are free of misfit dislocations regardless of the interface sharpness: strain is fully, elastically released via crystalline planes bending close to the nanowire sidewalls. On the other hand, nanowires with diameters above 95 nm at the interface exhibit strain relaxation, both elastically and plastically, via plane bending and the formation of misfit dislocations, respectively. In conclusion, I have successfully fabricated highly mismatched heterostructures, confirming the prediction that axial GaAs/InAs interfaces are pseudomorphic below a certain critical diameter. These findings establish a first step towards the realization of high quality InAs quantum dots in GaAs nanowires on silicon: a promising system for on-chip single photon emission.; Un objectif technologique important de l’industrie des semiconducteurs concerne l’intégration sur Si de semiconducteurs III-V à bande interdite directe tels que InAs et GaAs, pour réaliser des émetteurs et détecteurs de lumière aux longueurs d'onde de télécommunication. L'épitaxie de couches minces d'InAs et de GaAs sur Si est cependant difficile en raison de la grande différence de paramètre de maille entre ces matériaux. Ces films minces épitaxiés présentent une interface de mauvaise qualité limitant les performances de futurs dispositifs. Pour surmonter le défi de l’épitaxie de matériaux à fort désaccord de maille, il a été proposé d’utiliser des nanofils en raison de leur dimension latérale réduite et de leur rapport hauteur/largeur élevé. Ainsi, les nanofils relâchent la contrainte par relaxation élastique sur la paroi latérale des nanofils. Dans ce contexte, ma thèse visait à faire croître des hétérostructures axiales de nanofils GaAs/InAs sur des substrats Si pour réaliser des émetteurs à photons uniques. Lors de ce travail expérimental, j'ai fait croître des nanofils par le mécanisme vapeur-solide-liquide assisté par catalyseurs d'or dans un réacteur d'épitaxie par jet moléculaire. Les nanofils ont ensuite été caractérisés en utilisant la spectroscopie à rayons X par dispersion d'énergie et la microscopie électronique à transmission pour évaluer leur composition et leur structure cristalline. La distribution de la contrainte a été étudiée expérimentalement par analyse de phase géométrique, puis comparée à des simulations par éléments finis. Au cours de cette thèse, j'ai abordé différents défis inhérents aux hétérostructures axiales de nanofils, tels que la formation de nanofils tordus, la composition graduelle de l’interface et la croissance radiale parasite. J'ai d'abord optimisé le protocole de croissance pour éviter la formation de nanofils tordus. Les nanofils changent habituellement de direction de croissance lorsque le catalyseur d'or à l'extrémité du nanofil a été déstabilisé. En gardant une forte sursaturation dans la gouttelette d'or pendant toute la procédure de croissance, j’ai obtenu des nanofils droits d’InAs/GaAs avec un rendement de 92%. J’ai alors optimisé les flux de matériaux pour réduire la composition graduelle de l'interface entre les segments d’InAs et de GaAs. Grâce à l'analyse de la composition chimique des nanofils, j'ai observé que le segment nominalement pur d’InAs est en fait un alliage ternaire InxGa1-xAs. J'ai découvert que l'incorporation de Ga dans le segment nominal InAs est due à la diffusion d'adatomes Ga créés thermiquement sur les nanofils GaAs et sur la couche de GaAs bidimensionnelle développée sur le substrat de Si. L'utilisation de diamètres larges de nanofils supprime la diffusion de Ga le long des parois latérales des nanofils, permettant ainsi la croissance d’un segment d’InAs pur au-dessus de celui de GaAs. Enfin, j'ai étudié la distribution de la contrainte de 7% à l’interface InAs/GaAs. Celle-ci est répartie le long du nanofil et dépend du diamètre du nanofil et de la composition de l'interface. J'ai observé que les nanofils de diamètre inférieur à 40 nm sont exempts de dislocations: la contrainte est relaxée élastiquement via la courbure des plans cristallins proches des parois latérales du nanofil. D'autre part, les nanofils avec des diamètres supérieurs à 95 nm relaxent à la fois élastiquement et plastiquement, par une courbure des plans et la formation de dislocations. En conclusion, j'ai fabriqué des hétérostructures de matériaux à fort désaccord de maille. J’ai pu confirmer que les interfaces axiales GaAs/InAs sont pseudomorphiques en dessous d'un certain diamètre critique. Ces résultats constituent une première étape vers la réalisation de boîtes quantiques InAs dans des nanofils de GaAs intégrés sur Si: un système prometteur pour l'émission de photons uniques sur puce.

Combining direct bandgap III-V compound semiconductors, such as InAs and GaAs, with silicon to realize on-chip optical light emitters and detectors at telecommunication wavelengths is an important technological objective. However, traditional thin film epitaxy of InAs and GaAs on silicon is challenging because of the high lattice mismatch between the involved materials. These epitaxial thin films exhibit a poor quality at the interface with silicon, limiting the performance of future devices. Nanowires can overcome the mismatch challenge owing to their small lateral size and high aspect ratio. Thanks to their free, unconstrained surfaces, nanowires release the mismatch strain via elastic lateral relaxation. In this context, my thesis aimed at growing axial GaAs/InAs nanowire heterostructures on silicon substrates to realize on-chip, integrated, single-photon emitters. In this experimental work, I grew nanowires by gold-assisted vapor liquid solid mechanism in a molecular beam epitaxy reactor. The nanowires were then characterized using energy dispersive x-ray spectroscopy and transmission electron microscopy to evaluate their composition and crystalline structure. Strain distribution was studied experimentally using geometrical phase analysis and compared theoretically with finite element simulations, performed with the COMSOL software. During this thesis, I tackled different challenges inherent to axial nanowire heterostructures, such as kinking during material exchange, compositionally graded interfaces, and radial overgrowth. First, I developed an optimized a growth protocol to prevent the formation of kinks. Kinks usually appear when the gold catalyst at the nanowire tip has been destabilized. By keeping a high supersaturation in the gold droplet during the entire growth procedure, straight InAs-on-GaAs nanowires were achieved with a yield exceeding 90%. By a careful tuning of the material fluxes supplied during growth, I significantly improved the interface sharpness between the InAs and GaAs nanowire segments: the use of a high In flux during the growth of the InAs segment resulted in a 5 nm composition gradient at the InAs/GaAs interface. Through the careful analysis of the nanowires’ chemical composition, I observed that the nominally pure InAs segments grown on top of GaAs are in fact ternary InxGa1-xAs alloys. I found out that Ga incorporation in the nominal InAs segment is due to the diffusion of Ga adatoms thermally created on the GaAs nanowire sidewalls and on the two-dimensional GaAs layer grown on silicon substrate. I demonstrated that the use of large nanowire diameters prevents Ga diffusion along the nanowire sidewalls, resulting in the growth of pure InAs segments on top of GaAs. Finally, I studied how 7% mismatch strain at the InAs/GaAs interface is distributed along the nanowire, depending on the nanowire diameter and interface sharpness. I observed that nanowires with diameters below 40 nm are free of misfit dislocations regardless of the interface sharpness: strain is fully, elastically released via crystalline planes bending close to the nanowire sidewalls. On the other hand, nanowires with diameters above 95 nm at the interface exhibit strain relaxation, both elastically and plastically, via plane bending and the formation of misfit dislocations, respectively. In conclusion, I have successfully fabricated highly mismatched heterostructures, confirming the prediction that axial GaAs/InAs interfaces are pseudomorphic below a certain critical diameter. These findings establish a first step towards the realization of high quality InAs quantum dots in GaAs nanowires on silicon: a promising system for on-chip single photon emission., Un objectif technologique important de l’industrie des semiconducteurs concerne l’intégration sur Si de semiconducteurs III-V à bande interdite directe tels que InAs et GaAs, pour réaliser des émetteurs et détecteurs de lumière aux longueurs d'onde de télécommunication. L'épitaxie de couches minces d'InAs et de GaAs sur Si est cependant difficile en raison de la grande différence de paramètre de maille entre ces matériaux. Ces films minces épitaxiés présentent une interface de mauvaise qualité limitant les performances de futurs dispositifs. Pour surmonter le défi de l’épitaxie de matériaux à fort désaccord de maille, il a été proposé d’utiliser des nanofils en raison de leur dimension latérale réduite et de leur rapport hauteur/largeur élevé. Ainsi, les nanofils relâchent la contrainte par relaxation élastique sur la paroi latérale des nanofils. Dans ce contexte, ma thèse visait à faire croître des hétérostructures axiales de nanofils GaAs/InAs sur des substrats Si pour réaliser des émetteurs à photons uniques. Lors de ce travail expérimental, j'ai fait croître des nanofils par le mécanisme vapeur-solide-liquide assisté par catalyseurs d'or dans un réacteur d'épitaxie par jet moléculaire. Les nanofils ont ensuite été caractérisés en utilisant la spectroscopie à rayons X par dispersion d'énergie et la microscopie électronique à transmission pour évaluer leur composition et leur structure cristalline. La distribution de la contrainte a été étudiée expérimentalement par analyse de phase géométrique, puis comparée à des simulations par éléments finis. Au cours de cette thèse, j'ai abordé différents défis inhérents aux hétérostructures axiales de nanofils, tels que la formation de nanofils tordus, la composition graduelle de l’interface et la croissance radiale parasite. J'ai d'abord optimisé le protocole de croissance pour éviter la formation de nanofils tordus. Les nanofils changent habituellement de direction de croissance lorsque le catalyseur d'or à l'extrémité du nanofil a été déstabilisé. En gardant une forte sursaturation dans la gouttelette d'or pendant toute la procédure de croissance, j’ai obtenu des nanofils droits d’InAs/GaAs avec un rendement de 92%. J’ai alors optimisé les flux de matériaux pour réduire la composition graduelle de l'interface entre les segments d’InAs et de GaAs. Grâce à l'analyse de la composition chimique des nanofils, j'ai observé que le segment nominalement pur d’InAs est en fait un alliage ternaire InxGa1-xAs. J'ai découvert que l'incorporation de Ga dans le segment nominal InAs est due à la diffusion d'adatomes Ga créés thermiquement sur les nanofils GaAs et sur la couche de GaAs bidimensionnelle développée sur le substrat de Si. L'utilisation de diamètres larges de nanofils supprime la diffusion de Ga le long des parois latérales des nanofils, permettant ainsi la croissance d’un segment d’InAs pur au-dessus de celui de GaAs. Enfin, j'ai étudié la distribution de la contrainte de 7% à l’interface InAs/GaAs. Celle-ci est répartie le long du nanofil et dépend du diamètre du nanofil et de la composition de l'interface. J'ai observé que les nanofils de diamètre inférieur à 40 nm sont exempts de dislocations: la contrainte est relaxée élastiquement via la courbure des plans cristallins proches des parois latérales du nanofil. D'autre part, les nanofils avec des diamètres supérieurs à 95 nm relaxent à la fois élastiquement et plastiquement, par une courbure des plans et la formation de dislocations. En conclusion, j'ai fabriqué des hétérostructures de matériaux à fort désaccord de maille. J’ai pu confirmer que les interfaces axiales GaAs/InAs sont pseudomorphiques en dessous d'un certain diamètre critique. Ces résultats constituent une première étape vers la réalisation de boîtes quantiques InAs dans des nanofils de GaAs intégrés sur Si: un système prometteur pour l'émission de photons uniques sur puce.

This thesis presents the realization of an efficient single-photon source based on an InAs quantum dot integrated in a photonic nanowire. A photonic nanowire is a monomode waveguide made of a high refractive index material (GaAs in our case). For an optimal wire diameter around 200 nm, nearly all the spontaneous emission of the embedded single-photon emitter (free space wavelength 950 nm) is funnelled into the fundamental guided mode. In addition, the outcoupling efficiency of the guided photon to a microscope objective can be brought close to one with a proper engineering of the wire ends. The source thus features an integrated bottom mirror and a smooth tapering of the wire upper end. High performances are maintained over a broad wavelength range, a key asset of this 1D photonic structure. This thesis presents the physics which governs these structures, their realization, and their characterization. Under pulsed optical pumping, we demonstrate a single-photon source with a record efficiency of 0.72, combined with highly pure single-photon emission. We also discuss the possibility to obtain polarization control, using wire with an elliptical section., Cette thèse présente la réalisation d'une source de photons uniques basée sur une boîte quantique InAs intégrée dans un fil photonique. Un fil photonique est un guide d'onde monomode constitué d'un matériau de fort indice de réfraction (GaAs dans notre cas). Pour un diamètre optimal voisin de 200 nm, pratiquement toute l'émission spontanée de l'émetteur (longueur d'onde dans le vide 950 nm) est dirigée vers le mode guidé fondamental. Le couplage des photons guidés à un objectif de microscope est ensuite optimisé en travaillant la géométrie des extrémités du fil. Ce dernier repose ainsi sur un miroir intégré et présente une extrémité supérieure en forme de taper. Cette approche non résonante combine de très bonnes performances à une grande tolérance sur la longueur d'onde de l'émetteur intégré. Cette thèse discute la physique des fils photoniques, la réalisation des structures en salle blanche et les résultats obtenus lors de la caractérisation optique. En particulier, nous avons réalisé une source combinant une efficacité record (0.72, état de l'art à 0.4) et une émission de photons uniques très pure. Nous discutons également le contrôle de la polarisation obtenu dans des fils de section elliptique.