Depuis quelques années, la communauté scientifique internationale s'intéresse fortement aux transmissions exaltées de la lumière à travers des films métalliques nanostructurés (ou « tamis à photons ») dans le domaine du visible et de l'infra-rouge. Ces tamis à photons offrent en effet de nombreuses applications dans le domaine de la nanophotonique (microscopie, fluorescence, SERS, génération de second harmonique, lithographie, filtrage, modulation...). Dans ce travail de thèse, nous proposons d'utiliser comme nano-structure une matrice d'ouvertures annulaires percées dans un film opaque d'or ou d'argent. Ce type de cavités coaxiales rend possible l'excitation d'un mode guidé qui permet d'atteindre des transmissions nettement supérieures (90%) à celles obtenues par des tamis à photons basés sur des résonances plasmons. L'étude théorique utilise une méthode numérique basée sur les différences finies dans le domaine temporel pour résoudre les équations de Maxwell. L'influence des paramètres géométriques (diamètre intérieur et extérieur des ouvertures, période de la matrice, épaisseur du film métallique) et de la nature du métal est ainsi étudiée de façon à optimiser la configuration et d'obtenir une forte transmission dans le domaine du visible. Une cartographie du champ à l'intérieur des cavités ainsi qu'à la surface du métal est également calculée afin de caractériser l'exaltation du champ à l'intérieur des cavités et de déterminer la nature du mode guidé. Ce travail théorique s'appuie sur des caractérisations expérimentales effectuées en champ proche et en champ lointain. L'étude en champ proche a permis de cartographier le champ électrique au voisinage immédiat des ouvertures annulaires : la structure expérimentale met en évidence le rôle fondamental du mode TE11 dans l'exaltation de la transmission. Parallèlement, des spectres expérimentaux obtenus en champ lointain confirment, pour un film d'argent, une transmission d'environ 90% en parfait accord avec les prévisions théoriques. Ce résultat constitue, à notre connaissance, une première mondiale et offre de nombreuses perspectives quant aux applications possibles de tels tamis à photons à ouvertures annulaires.

Longtemps considérée comme une curiosité de laboratoire, la distribution quantique de clés s'est aujourd'hui imposée comme une solution viable de sécurisation des données. Les lois fondamentales de la physique quantique permettent en effet de garantir la sécurité inconditionnelle des clés secrètes distribuées. Nous avons proposé un système de distribution quantique de clés par photons uniques exploitant un véritable codage en fréquence de l'information. Cette nouvelle méthode de codage permet de s'affranchir de dispositifs interférométriques et offre donc une grande robustesse. Un démonstrateur basé sur des composants optiques intégrés standard a été réalisé et a permis de valider expérimentalement le principe de codage. Nous avons ensuite étudié un système mettant en ?uvre un protocole de cryptographie quantique par « variables continues », codant l'information sur l'amplitude et la phase d'états cohérents. Le dispositif proposé est basé sur un multiplexage fréquentiel du signal porteur d'information et d'un oscillateur local. Les débits atteints par les systèmes de distribution de clés ne sont pas uniquement limités par des contraintes technologiques, mais aussi par l'efficacité des protocoles de réconciliation utilisés. Nous avons proposé un algorithme de réconciliation de variables continues efficace, basé sur des codes LDPC et permettant d'envisager de réelles distributions de clés à haut débit avec les protocoles à variables continues.

Récemment, nombres d'alternatives à la traditionnelle modulation d'intensité ont été proposées dans le contexte des télécommunications optiques. Les systèmes dits cohérents, utilisant la phase de l'onde optique, présentent de nombreux avantages : meilleure sensibilité, resistance à divers effets non-linéaires. Ils montrent néanmoins un comportement différent vis à vis du bruit accumulé lors de la propagation. L'effet Kerr dans la fibre induit un bruit de phase non-linéaire qui limite les performances de ces systèmes.<br />Dans une première partie, l'estimation rapide, analytique ou semi-analytique, de ces fluctuations est proposée dans deux contextes différents. Les résultats alors obtenus par application de la méthode des moments et de la théorie des perturbations sont validés par des simulations numériques de la propagation. Nous menons également une étude expérimentale de l'influence de la carte de dispersion sur le bruit de phase.<br />Dans une deuxième partie, nous proposons et étudions un format de modulation basé sur la modulation de phase différentielle continue, dans le but d'améliorer l'efficacité spectrale. Ce format est obtenu en modulant la phase optique par un signal à trois niveaux de type duobinaire. Ses performances sont comparées à celles des formats standards au débit de 10 Gbit/s lors d'une expérience utilisant une boucle à recirculation.

Les différents accords environnementaux interdisent l'utilisation de fluides frigorigènes usuels (protocole de Montréal : FC et HCFC et protocole de Kyoto : HFC). Il est donc pertinent de mener, parallèlement aux travaux actuels sur les nouveaux fluides frigorifiques, des recherches de nouvelles solutions de production du froid assurant une haute efficacité énergétique et un faible impact environnemental. La réfrigération magnétique constitue une des solutions. Cette technologie est basée sur l'effet magnétocalorique (EMC), une propriété intrinsèque de certains matériaux magnétiques. Compte tenu de cette activité de recherche novatrice, nous avons opté pour une approche globale dans laquelle nous avons essayé de maîtriser les différents aspects de cette technologie : du principe physique à l'application. Pour ce faire, un ensemble d'outils d'aide à la compréhension et à la conception ont été développés et exploités pour le dimensionnement d'un dispositif rotatif à aimants permanents de réfrigération magnétique.

Depuis leur apparition, les Technologies d'Information et de Communication (TIC) ont intégré et fait évoluer les modes de travail des entreprises, avec les notions de e-service, de travail collaboratif, d'organisations distribuées et de mutualisation des connaissances. Nous considérons cette intégration des TIC à la fonction maintenance, activité clé de la performance des entreprises, largement pénétrée par ces technologies avec, par exemple, les concepts de e-maintenance. Nos objectifs sont d'analyser les processus décisionnels collaboratifs et l'influence des TIC sur ceux-ci et de proposer les moyens d'évaluer les performances d'un service de maintenance supporté par les TIC. La modélisation du problème revêt un aspect multidomaine, multivue et multiacteur et l'évaluation des performances est multicritère. Nous proposons, tout d'abord, une modélisation des situations de e-maintenance en nous appuyant sur la représentation des processus et en utilisant le formalisme objet, afin de mettre en évidence les composants clés des activités de e-maintenance et l'influence des TIC. Ensuite, nous étudions les activités de décision collaborative en analysant la logique de regroupement de centres de décision, supports des décisions et nous caractérisons les ressources immatérielles engagées. Enfin, nous proposons un cadre d'évaluation des performances des activités de e-maintenance et des modèles de représentation permettant de simuler des configurations d'engagement de ces ressources et de guider les choix d'organisation afférents.

Les travaux issus du DIERS ont permis de développer des méthodes simplifiées de dimensionnement des évents pour la protection des enceintes en cas d'emballement de réaction. Appliquée aux systèmes non tempérés (ceux pour lesquels stabiliser la pression ne stabilise pas la température), la méthode DIERS peut conduire à des tailles d'évent très surdimensionnées. Des méthodes en similitude, qui reproduisent le scénario d'emballement dans un réacteur pilote, conduisent à des tailles d'évent plus réalistes. Mais ces méthodes sont lourdes à mettre à œuvre. Une étude antérieure à la nôtre a conduit au développement d'une maquette en similitude à l'échelle du laboratoire (0,1 L). Elle a été partiellement validée par une étude comparative de la décomposition d'une solution d'hydroperoxyde de cumène (HPOC) à 30 % en masse dans du 2,2,4-triméthyl-1,3-pentanediol diisobutyrate (ou butyrate) entre la maquette à 0,1 L et le réacteur ONU 10 L. L'usage de la maquette à 0,1 L a ainsi permis de commencer à mieux comprendre le déroulement du blowdown (vidange d'un réacteur sous pression à travers une ligne d'évent) et d'évaluer la méthode DIERS pour un système non tempéré. <br /><br />L'objectif de notre étude a été d'élargir cette compréhension et de mieux identifier l'origine du caractère surdimensionnant de la méthode DIERS en améliorant la maquette, en abordant de nouveaux systèmes chimiques, et surtout en faisant varier la quantité de vapeur dans les systèmes étudiés.<br /><br />Nous avons complété la maquette en similitude 0,1 L par un système de mesure du volume de gaz évacué. Nous avons réalisé une étude des fuites thermiques qui a montré que cette maquette permet non seulement de reproduire des scénarios d'incendie, mais aussi des scénarios adiabatiques. <br /><br />Puis nous avons recherché des solutions qui se rapprochent le plus possible d'un pur gassy (influence de la vapeur aussi faible que possible) : peroxyde de dycumyl (DCP) et dans une moindre mesure tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate (tBPEH) dans le butyrate ou le dodécane. L'étude de la décomposition des mêmes peroxydes dans un solvant plus volatil (le xylène) a ensuite permis de mesurer la sensibilité du blowdown et de la méthode DIERS à la vaporisation. L'étude de ces systèmes en cellule fermée et en cellule ouverte (calorimétrie adiabatique) a accessoirement montré que ces deux méthodes conduisent à évaluer un débit de gaz produit très différent.<br /><br />L'étude du déroulement du blowdown a permis de confirmer les tendances qualitatives attendues : plus il y a vaporisation, plus la cinétique est sensible à la taille de l'évent. Un constat plus surprenant est qu'il y a toujours stabilisation de la température due à une ébullition après le deuxième pic de pression, même pour le système le plus proche d'un pur gassy (DCP dans le butyrate).<br /><br />Pour les systèmes proches d'un pur gassy, notre étude nous a conduit à conclure que le surdimensionnement des méthodes DIERS est essentiellement dû à l'hypothèse de régime homogène dans le réacteur et d'écoulement diphasique homogène à travers l'évent, alors cette hypothèse n'est pas vérifiée. Une part moins importante provient de la nature de l'essai calorimétrique utilisé pour le dimensionnement (cellule ouverte ou cellule fermée). Pour les systèmes non tempérés qui présentent une sensibilité à la vaporisation, il faut ajouter l'influence de la vaporisation sur la cinétique de réaction, qui n'est pas prise en compte par la méthode DIERS. Le surdimensionnement peut alors atteindre trois ordres de grandeur !

Au cours de ces dernières décennies, les systèmes technologiques ont beaucoup évolué. Dans le même temps, leurs installations sont de plus en plus distribuées sur plusieurs sites. Ceci conduit à la résolution de problèmes logistiques lors des prises de décision en vue d'actions de maintenance qui exigent par ailleurs des approches coopératives dans un contexte de gestion à distance. Dans ce travail, nous étudions des méthodes d'aides à la décision temps-réel pour la maintenance des systèmes multi-sites distribués dans un environnement à ressources partagées, avec des contraintes logistiques non négligeables entre les différents sites. Les exigences sont de planifier et d'ordonnancer les tâches de maintenance, de les affecter en temps-réel aux ressources de maintenance disponibles, tout en minimisant les coûts inhérents au fonctionnement et en maîtrisant les délais d'intervention des ressources. Les coûts sont relatifs notamment au fonctionnement en état dégradé (état critique), aux fréquences trop élevées ou au déficit de maintenance. Ils dépendent aussi de combinaisons linéaires ou convexes d'ensemble de paramètres tels que les temps de réponse (temps de séjour), les retards et avances ainsi que des facteurs de pondération des tâches de maintenance. Les coûts sont également fonction de la disponibilité, cette dernière étant révélatrice des dégradations des entités constituant le système. Pour satisfaire ces exigences, différents problèmes doivent être résolus dans le but de maintenir la disponibilité du système au dessus d'une limite minimale, de minimiser le coût des opérations de maintenance et d'affecter en temps-réel les tâches aux ressources de maintenance, le tout dans un processus optimal de décision. Ce processus doit tenir compte de différentes contraintes : dates d'arrivée inégales des tâches, temps logistiques non négligeables entre les sites, séquences optimales des tâches d'une intervention, précédences entre les tâches d'une même entité et critères de priorité et d'urgence de chaque tâche. Dans cette démarche, les caractéristiques et lois de comportement en fiabilité et en maintenabilité, et les sollicitations d'intervention sur les entités sont connues. Pour résoudre ces problèmes, nous proposons une approche mettant en oeuvre des méthodes d'ordonnancement d'activités (tâches ou actions) de maintenance basées sur des règles de priorité dont nous montrons l'optimalité locale (par rapport au temps) dans ce document. Partant d'une ressource de maintenance, ces règles de décision s'inspirent des principes d'ordonnancement sur une seule machine. Elles sont utilisées dans des algorithmes d'aide à la décision en temps-réel pour la planification dynamique des tâches de maintenance des systèmes distribués. Aux solutions fournies par la plupart de ces règles nous avons déterminé des bornes inférieures. Nous avons structuré ce document en six chapitres dont le premier introduit de façon générale la maintenance et ses différentes pratiques dans les entreprises. Le chapitre 2 propose une analyse de l'état de l'art des travaux de recherche scientifique dans le domaine de la gestion des activités de maintenance. Ensuite, dans le chapitre 3, des approches de résolution des problèmes relatifs aux coûts des états critiques du système sont proposées. Le chapitre 4 traite alors les différents problèmes relatifs aux contraintes de délais sur les opérations de maintenance induisant notamment des coûts combinés liés aux états critiques et aux retards d'intervention d'une part, et des coûts dus aux avances ou retards des tâches d'autre part. Il apparut alors nécessaire d'étudier la robustesse des performances des approches proposées dans les chapitres 3 et 4 en environnements incertains. Cette étude fût donc réalisée dans le chapitre 5 par des simulations Monte Carlo de la maintenance à partir des données d'un système réel soumis à des aléas de défaillance appelant des actions correctives. Enfin, de l'ensemble des investigations menées dans ce travail furent tirées les principales conclusions et les perspectives proposées dans le chapitre 6.

Les réfractaires au contact de laitiers sidérurgiques sont soumis à des sollicitations complexes. Pour identifier les causes de leur dégradation, l'examen de cas industriels permet d'établir un schéma de couplages à trois pôles : imprégnation par les laitiers (IL), thermomécanique (TM) et changements de phases (CP). Les gradients de microstructure et de composition résultant du couplage IL-CP sont caractérisés par des observations au MEB et des analyses chimiques avec une sonde EDS ; un traceur naturel de l'imprégnation est identifié. Le couplage IL-TM est étudié en modélisant le comportement du revêtement soumis à un chargement thermique cyclique dans le cadre de la mécanique des milieux poreux saturés. Les paramètres régissant la localisation et l'amplitude de la pression interstitielle maximale sont exhibés et leurs influences étudiées. L'étude du pôle TM conduit à l'identification d'un modèle de comportement << monophasique >> de type thermoélastoviscoplastique de la bauxite à différents états d'imprégnation. Les simulations numériques indiquent que les contraintes développées lors de la montée en température favorisent l'écaillage, probablement amorcé par une surpression localisée.

Par leur fréquence d'horloge pouvant atteindre plusieurs dizaines de GHz et leur très faible dissipation, les circuits numériques supraconducteurs, fondés sur la logique à quantum de flux (RSFQ: Rapid Single-Flux Quantum), sont envisagés pour diverses applications spécifiques du fait de leurs performances exceptionnelles, très au delà de celles des filières électroniques classiques. Ces circuits RSFQ traitent l'information numérique sous forme d'impulsions de tension picoseconde avec une aire quantifiée de 2,07mV.ps, correspondant à un quantum de flux h/2e. L'électronique numérique supraconductrice ouvre ainsi la voie de l'électronique ultra-rapide en associant une large bande passante à une très faible dissipation.<br /><br />L'objectif de ce travail est d'étudier les interfaces optoélectroniques permettant de détecter et échantillonner les impulsions quantifiées résultant de la commutation des jonctions Josephson shuntées qui composent les circuits RSFQ. Nous avons développé une approche théorique et expérimentale de la sensibilité des photocommutateurs destinés à la détection d'impulsions RSFQ. Nous avons utilisé des photocommutateurs MSM (Métal-Semiconducteur-Métal) rapides de structure planaire à base d'Arséniure de Gallium épitaxié à basse température (AsGa-BT). Les caractéristiques physiques du matériau semi-conducteur telles que la résistance d'obscurité, la mobilité des porteurs libres et la durée de vie sont les paramètres clé pour obtenir des impulsions ultracourtes. La bonne résolution temporelle est donc assurée par les propriétés physiques du matériau. Un modèle basé sur un circuit hyperfréquence équivalent, a permis de prédire le comportement hyperfréquence du photocommutateur, éclairé ou non éclairé, lors du passage d'une impulsion RSFQ. De plus, ce modèle permet d'étudier l'influence des paramètres géométriques du photocommutateur sur la sensibilité de ce dernier. Nous avons déduit que le photocommutateur à gap à base d'AsGa-BT est bien adapté pour la détection des signaux subpicosecondes de faible amplitude.

Cette thèse présente nos travaux de recherche concernant la problématique de l'intégration de la logistique dans les projets de conception de produits manufacturés. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'un partenariat avec un constructeur mondial d'engins de chantier. En adoptant le point de vue de la logistique lors du projet d'un engin, nous défendons l'idée que pour y intégrer les acteurs appartenant à cette fonction, il faut tout d'abord structurer les interfaces logistique-conception en respectant les spécificités des étapes de projet. Les contributions principales de nos travaux portent sur l'approche de la problématique basée sur les interfaces. Nous proposons ainsi un modèle d'interface, ensuite un modèle support à l'intégration et finalement, l'outil Profil Logistique d'aide à l'intégration. Il s'agit d'un nouvel outil d'interface qui permet de traduire la vue conception dans la vue logistique du produit. Nous concluons en affirmant que c'est à travers la mise en place des interfaces adaptées qu'il devient possible de dessiner un environnement propice à l'interaction entre la logistique et l'ingénierie et, par conséquent, à l'intégration.