Abstrait
Les caractéristiques distinctives de la lumière, telles que sa propagation rapide et peu affectée, sa faible diaphonie et sa faible consommation d'énergie, ainsi que les propriétés quantiques uniques des photons, la rendent particulièrement adaptée à diverses applications dans les domaines des communications, de l'imagerie haute résolution, du calcul optique et des technologies émergentes de l'information quantique. Un facteur limitant demeure cependant la faible non-linéarité optique des milieux conventionnels, qui complexifie le contrôle de la lumière à des intensités ultra-faibles. Dans ce travail, nous démontrons une modulation tout optique rendue possible par un processus d'avalanche d'électrons dans le silicium, à l'aide d'un faisceau de contrôle d'intensité lumineuse monophotonique. Le processus observé correspond à un indice de réfraction non linéaire record de $n_{2}$ ~ $1,3*10^{-2} m^2/W$, soit plusieurs ordres de grandeur supérieurs à ceux des meilleurs matériaux optiques non linéaires connus. Notre approche ouvre la voie à une commutation optique à l'échelle du gigahertz, voire plus rapide encore, au niveau du photon unique, permettant ainsi le développement d'une nouvelle famille de dispositifs photoniques et quantiques sur puce fonctionnant à température ambiante.
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