La présence d'ondes de surface sur certains matériaux (métaux, semiconducteurs dopés, cristaux polaires, cristaux photoniques) modifie leurs propriétés radiatives.<br />La 1ère partie de cette thèse est consacrée au phénomène d'émission thermique cohérente et amplifiée par plasmon-polaritons de surface. Nous avons tout d'abord conçu et réalisé une source thermique de tungstène avec une directivité exceptionnelle dans le proche infrarouge. Nous avons ensuite étudié le refroidissement radiatif du silicium dopé grâce à l'amplification d'émission thermique par plasmons de surface. Nous avons comparé les performances de ces sources cohérentes avec celles d'un système anti-réfléchissant : l'écran de Salisbury.<br />Dans la 2ème partie, nous étudions l'impact du transfert radiatif en champ proche sur la conversion thermophotovoltaïque (TPV). L'excitation d'ondes de surface sur la source éclairant la cellule TPV engendre un transfert radiatif amplifié et quasi-monochromatique. Nous présentons un modèle quantitatif permettant de calculer le photocourant et le rendement. Nous montrons que l'on peut obtenir une augmentation significative de la puissance électrique extraite et du rendement d'un dispositif TPV éclairé en champ proche.<br />La 3ème partie porte sur les propriétés radiatives des cristaux photoniques induites par ondes de surface. Deux phénomènes connus en plasmonique ont pu être obtenus : la transmission résonante à travers un film opaque et l'émission thermique cohérente. Un avantage des cristaux photoniques est la possibilité de modifier la fréquence d'excitation des ondes de surface en faisant varier les paramètres du cristal.

De nos jours la nécessité d'identifier les personnes de manière fiable est devenu un problème majeur. Là où les moyens traditionnels (carte à puce, mot de passe...) ont montré leurs limites (falsification, perte...), la biométrie (analyse des caractéristiques biologiques d'un individu) tente d'apporter une réponse. A l'heure actuelle la reconnaissance des empreintes digitales est la méthode biométrique la plus utilisée et la plus aboutie. Les empreintes digitales sont composées de lignes localement parallèles présentant des points singuliers (minuties) et constituent un motif unique, universel et permanent. Pour obtenir une image de l'empreinte d'un doigt, les avancées technologiques ont permis d'automatiser la tâche au moyen de capteurs intégrés, remplaçant ainsi l'utilisation classique de l'encre et du papier. Ces capteurs fonctionnant selon différents mécanismes de mesure (pression, champ électrique, température, ..) permettent de mesurer l'empreinte d'un doigt fixe positionné sur ce dernier (capteur matriciel) ou en mouvement (capteurs à balayage). Ce travail a consisté en l'étude d'un système complet de reconnaissance d'empreintes digitales pour un capteur d'empreintes développé au laboratoire. L'ensemble des algorithmes de traitement de l'image a été développé en fonction des spécificités du capteur (mesure de la pression, mode balayage avec une seule ligne) et des images produites par ce dernier.

Les technologies microsystèmes offrent de nouvelles possibilités de réalisation de capteurs et d'actionneurs utilisant des ondes acoustiques, avec des avantages tels que la largeur de bande, la miniaturisation et la reproductibilité. Ces avantages font possible d'envisager des dispositifs à bas coût utilisant soit des capteurs soit des actuateurs, aussi appelés transducteurs, pour les dispositifs combinant la fonction de détection et d'actuation. On peut citer parmi ces applications la mesure de distance et la détection de présence, qui grâce à l'apparition des transducteurs micro-usinés, peuvent être réalisées dans des dispositifs où la place disponible est réduite. Cette thèse décrit l'étude et la réalisation de transducteurs ultrasonores micro-usinés. Après avoir exposé les différentes technologies de conception et fabrication de transducteurs ultrasonores micro-usinés, l'étude se concentre sur la réalisation d'un transducteur fonctionnant en mode pulse-écho. La membrane du transducteur est mise en mouvement par actuation thermique à sa fréquence de résonance en incluant le transducteur et l'électronique dans un oscillateur électro-mécanique. La réception de l'écho induit des contraintes au sein de la membrane et donc une variation de résistance électrique au niveau des jauges piezorésistives qui est amplifiée et filtrée par l'électronique intégrée. L'interface électronique permet de corriger les effets critiques de ce type de transducteur (variation de température, procédé de fabrication,..) afin de mesurer le signal avec la sensibilité maximale. L'utilisation d'une technologie standard CMOS permet l'intégration du transducteur et de son électronique sur la même puce

Les impulsions laser ultra-brèves (fs) et ultra-intenses (TW) forment, au cours de leur propagation non-linéaire dans l'atmosphère, des structures auto-guidées, d'une centaine de microns de diamètre, appelées filaments. Ces filaments résultent d'un équilibre dynamique entre l'effet Kerr qui focalise le faisceau et la défocalisation due plasma généré au sein de ceux-ci.<br /><br /> Au cours de mon travail de thèse, nous avons mesuré que le spectre de lumière blanche issue de l'automodulation de phase et de la génération de troisième harmonique s'étend de l'ultra-violet (230 nm) à l'infrarouge (4,5 µm). De même, la propagation dans l'air, sous différentes conditions (pluie, brouillard, turbulence), des faisceaux térawatts femtosecondes a été caractérisée afin de développer des applications atmosphériques.<br /> <br /> Il nous a ainsi été possible de développer le Lidar à lumière blanche pour réaliser des mesures préliminaires d'ozone et d'aérosols simultanément.<br /> <br /> De même, grâce à la propagation fortement non-linéaire du faisceau qui permet de transporter des hautes intensités sur de longue distance, nous avons pu détecter et identifier, à distance, des aérosols biologiques et des cibles solides (LIBS) en induisant in situ des effets non-linéaires.<br /> <br />Enfin, nous avons montré que le déclenchement et le guidage de décharges de haute tension par une impulsion laser femtoseconde sous la pluie reste possible avec une efficacité comparable à l'atmosphère sèche. D'autre part, une configuration à double impulsion laser augmente l'efficacité de déclenchement des décharges. Ces résultats nous rapprochent de la perspective de déclenchement et guidage de foudre par laser.

L'expansion des plasmas joue un rôle très important dans différents phénomènes comme ceux intervenant dans les accélérateurs et les rayons cosmiques. Les dernières observations et exprériences ont montré que la présence des grains de poussière dans le plasmas modéfie considérablement les caractéristique du plasma et donne lieu à des nouveaux effets. Dans se travail il s'agit de modéler l'expansion d'un plasmas en présence de grains de poussière en utilisant le formalisme self similaire. Les résultats obtenus pour différentes situations physiques ont montré d'un part les limites de la solution self similaire, d'autre part ils ont révéle l'exsitence d'un front associe aux ondes acoustique au delàs duquel la condition de quasi neutralité n'est plus valable.

Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale des propriétés électroniques et mécaniques des nanotubes de carbone multifeuillets. Cela nécessite de trouver des méthodes pour mesurer le courant dans les feuillets internes ou encore sonder les propriétés électroniques/mécaniques interfeuillets. L'accès à ces informations reste cependant difficile car les électrodes ne sont en contact direct qu'avec le feuillet externe. Dans le régime linéaire, à basse tension, des mesures de résistance quatre points montrent qu'essentiellement deux feuillets participent à la conduction, et donnent accès à la première mesure de la conductance interfeuillet. A haute tension, une technique permettant d'enlever un à un les différents feuillets met en évidence qu'une majorité de feuillets transportent, selon leur géométrie, un courant de saturation compris entre 10 et 60 microampères. Ceci montre une faible variation du nombre de modes transportant du courant, en bon accord avec un mécanisme tunnel Zener entre sous-bandes non croisées. Enfin, cette technique est utilisée afin de mesurer le frottement mécanique entre deux feuillets en rotation. Pour cela, un nouveau type de nano-système électromécanique a été fabriqué, représentant une première étape pour la réalisation d'un nano-moteur.

Nous étudions, par spectroscopie optique à l'échelle de la boîte quantique unique InAs/GaAs,la décohérence de l'exciton neutre dans une boîte, sa structure fine et la relaxation de sonspin.Nous montrons que la cohérence est limitée intrinsèquement par un couplage non-perturbatifaux phonons acoustiques, et extrinsèquement par l'existence d'un environnementélectrostatique fluctuant autour des boîtes.Nous observons que la structure fine dépend de la densité locale de boîtes, qui affecte leurgéométrie et leur état de contrainte, et mettons à jour des boîtes originales émettant une lumière très polarisée.Nous étudions la relaxation du spin excitonique en mesurant le taux de polarisation del'émission. Sur un ensemble de boîtes, nous observons un temps de relaxation d'une dizainede ns à 10 K et montrons que la dynamique de cette relaxation est sensible à l'environnementdes boîtes. Sur boîte unique, nous montrons que le spin peut relaxer très rapidement (en 100ps), même à 10 K.

* La résolution d'un télescope est inversement proportionnelle à son diamètre,<br /> limité par la technologie actuelle à une dizaine de mètres pour des télescopes au sol, et par des contraintes d'encombrement et de poids pour des télescopes embarqués sur satellite. L'interférométrie Optique (IO) est une technique permettant de dépasser cette limite ; elle consiste à faire interférer un réseau de télescopes dits élémentaires et à enregistrer des données dont la résolution peut atteindre celle d'un « grand » télescope contenant tous ces télescopes élémentaires.<br /><br /> Cette technique observationnelle ne conduit pas directement à des images, mais à des observables interférométriques qui doivent faire l'objet d'un traitement numérique pour fournir des informations sur la source observée. Lorsque les données sont en nombre et en qualité suffisante, on peut faire réellement de l'imagerie interférométrique, c'est-a-dire produire une image de l'objet. L'imagerie interférométrique s'est considérablement développée dans le domaine des ondes radio, dans lequel de nombreuses données sont disponibles depuis les années 70, et des méthodes de traitement efficaces ont été mises au point. L'interférométrie optique conduit à des difficultés expérimentales supplémentaires et les données nécessaires a l'imagerie ne sont disponibles que depuis quelques années.Cependant, les méthodes de traitement de la radio ne peuvent être réemployées sans une évolution importante. En optique, dans le cadre de l'observation de l'espace depuis la Terre, les interférogrammes produits sont affectés par la turbulence, qui rend inexploitable les mesures de phase. Les seules informations en phase sur l'objet d'intérêt disponibles sont les clôtures de phase, qui sont indépendantes de la turbulence. Aux longueurs d'onde radio, par contre, les observables sont directement les visibilités complexes. Enfin, le nombre de données (quelques centaines de milliers) que l'on peut mesurer sur une source est en général bien plus important qu'en optique (quelques centaines de mesures).Ces travaux de thèse ont eu pour objectif de concevoir une méthode de reconstruction d'image adaptée au contexte optique, et de la valider sur des données expérimentales. Ils ont abouti à l'algorithmeWISARD (Weak-phase Interferometric Sample Alternating Reconstruction Device), qui s'appuie notamment sur :<br /> - une modélisationmyope des effets turbulents : de façon à prendre en compte le manque d'information en phase, nous introduisons des paramètres de calibration en phase qui seront estimés conjointement avec l'objet dans un cadre bayésien <br /> - une structure d'estimation alternée (inspirée des algorithmes d'autocalibration en radio-astronomie) <br /> - une modélisation fine du bruit constaté sur les observables interférométriques optiques<br /> - un choix judicieux d'a priori, permettant notamment de préserver les pics ou les bords francs de l'image.<br /><br /> Après validation sur simulations, et confrontation aux méthodes concurrentes lors d'un concours international de reconstruction d'image en aveugle, WISARD a permis de reconstruire une image de l'étoile Chi du Cygne à partir de données recueillies sur l'interféromètre IOTA.

Ce mémoire a pour objectif d'étudier la stabilité de systèmes dynamiques chaotiques à partir de la structure géométrique de leurs attracteurs dont une partie s'appuie sur une variété appelée variété lente. Dans ce but, une nouvelle approche basée sur certains aspects du formalisme de la Mécanique du Point et de la Géométrie Différentielle a été développée et a conduit à une interprétation géométrique et cinématique de l'évolution des courbes trajectoires, intégrales de ces systèmes dynamiques au voisinage de la variété lente.<br /><br />L'utilisation du formalisme de la Mécanique du Point a permis, grâce à l'emploi des vecteurs, vitesse et accélération instantanées attachées à un point courant de la courbe trajectoire, de discriminer le domaine lent du domaine rapide et de situer la position de la variété lente à l'intérieur de l'espace des phases. <br /><br />Certaines notions de Géométrie Différentielle, comme la courbure, la torsion et le plan osculateur, ont fourni une équation analytique de la variété lente indépendante des vecteurs propres lents du système linéaire tangent, donc définie sur un plus grand domaine de l'espace des phases. <br /><br />La variété lente a alors été envisagée comme le lieu des points où la courbure des courbes trajectoires, intégrales de ces systèmes dynamiques, est minimum (en dimension deux ce minimum devient égal à zéro). Le signe de la torsion a permis, de caractériser son attractivité et, de discriminer la partie attractive de la partie répulsive de la variété lente et de statuer sur la stabilité de ces courbes trajectoires.<br /><br />Ainsi, la présence dans l'espace des phases d'une variété lente attractive qui contraint les courbes trajectoires, intégrales du système dynamique à visiter son voisinage permet d'étudier la structure de l'attracteur.<br /><br />Cette approche basée sur certains aspects du formalisme de la Mécanique du Point et de la Géométrie Différentielle et qui s'est accompagnée de l'élaboration de programmes numériques a permis de constituer un nouvel outil d'investigation des systèmes dynamiques chaotiques.<br /><br />Son application à des modèles de référence comme celui de B. Van der Pol, de L.O. Chua ou d'E.N. Lorenz a permis d'obtenir plus directement et avec précision l'équation analytique de leur variété lente. De plus, une étude détaillée des modèles de type prédateur-proie comme celui de Rosenzweig-MacArthur ou d'Hastings-Powell, a conduit d'une part à la détermination de leur variété lente et d'autre part à la conception d'un nouveau modèle de type prédateur-proie à trois espèces appelé Volterra-Gause dont l'attracteur chaotique a la forme d'un escargot (chaotic snail shell).

La microanalyse quantitative par sonde électronique est fréquemment utilisée pour mesurer la teneur locale en éléments actifs des catalyseurs hétérogènes. Toutefois, en utilisant les procédures habituelles, un déficit significatif dans le bilan local et le bilan moyen des concentrations est observé. Un programme Monte Carlo simulant les intensités mesurées en microanalyse X (raies caractéristiques et fond continu) a été écrit à l'aide des routines de PENELOPE. Nous avons inclus dans ce programme des modèles prenant en compte les différents phénomènes physiques susceptibles d'expliquer le déficit observé (caractère isolant de l'échantillon, rugosité, porosité, pertes d'énergie spécifiques aux interfaces). Les résultats de simulation ont montré que seule une rugosité importante (Ra>200 nm) pouvait conduire à un déficit de signal global significatif. Ceci nous a amené à rechercher une autre cause pour expliquer le déficit observé sur les catalyseurs mésoporeux. Des mesures sur une alumine mésoporeuse ont confirmé qu'en dosant l'aluminium, l'oxygène et le carbone un bilan des concentrations correct était obtenu. Le déficit est alors expliqué par la contamination importante de l'échantillon durant sa préparation, les composants des résines d'enrobage diffusant dans la porosité et réagissant avec la surface très réactive des supports de catalyseurs. Dans le cas de catalyseurs macroporeux, l'effet local de la rugosité est très important. Les simulations ont montré l'efficacité de la méthode Pic/Fond pour corriger ces effets locaux de rugosité. Les mesures réalisées sur des catalyseurs de reformage et d'hydrotraitement ont conduit à un bilan des concentrations correct et confirmé l'apport de la méthode Pic/Fond pour tendre vers une mesure quantitative locale.