Photonic crystals have allowed unprecedented control of light and have allowed bringing new functionalities on chip. Photonic crystal waveguides (PCWs), which are linear defects in a photonic crystal, have unique features that distinguish these waveguides from other waveguides. The unique features include very large dispersion, existence of slow light, and the possibility of tailoring the dispersion properties for guiding light. In my research, I have overcome some of the challenges in using slow light in PCWs. In this work, I have demonstrated (i) high efficiency coupling of light into slow group velocity modes of a PCW, (ii) large bandwidth high transmission and low dispersion bends in PCWs, (iii) accurate modeling of pulse propagation in PCWs, (iv) high efficiency absorbing boundary conditions for dispersive slow group velocity modes of PCWs. To demonstrate the utility of slow light in designing high efficiency devices, I have demonstrated refractive index sensors using slow light in PCWs. In the end, a few high efficiency devices based on slow light in PCWs are mentioned. The remaining issues in the widespread use of PCW are also discussed in the last chapter.

Les verres de chalcogénures sont des matériaux originaux avec un large domaine de transparence dans le moyen infrarouge, de forts indices de réfraction et de faibles énergies de phonons. Les travaux de recherche présentés ici concernent l'élaboration de fibres optiques et de couches minces en vue de leurs applications finales comme capteur.<br /><br />L'élaboration de films minces du système Ge-(Ga)-Sb-S, préparés par pulvérisation cathodique et ablation laser, a été décrite. L'obtention de couches minces avec de hautes qualités morphologiques, structurales et optiques a été vérifiée par MEB, AFM, Raman, m-lines, champ proche, ... Notre choix s'est porté sur la gravure physique pour obtenir des guides canaux, les pertes optiques mesurées donnent des valeurs encourageantes entre 0,6 et 1 dB/cm. Ces résultats ouvrent la voie à des applications ciblées de type capteur, par exemple, pour lesquelles l'intégration sous forme planaire répondrait aux besoins de miniaturisation ou de robustesse. <br /><br />Des fibres optiques appartenant au système Te-As-Se ont été réalisées. L'efficacité de ces fibres pour la spectroscopie infrarouge par onde évanescente a été montrée dans la région 2-12 µm et validée par son utilisation dans différentes applications. Dans le domaine de l'agro-alimentaire, le but était de détecter la présence de germes pathogènes (salmonelle, listéria, staphylocoque doré) dans des matrices alimentaires et de différencier les germes entre eux. Cette discrimination a été rendue possible par la mise au point de méthodes d'analyses statistiques, tirant le meilleur parti des spectres. Ces méthodes d'analyses ont aussi permis de mettre en évidence des modifications métaboliques pour des pathologies hépatiques (cirrhose alcoolique, hémochromatose saturée et désaturée et hépatosidérose dysmétabolique). Cette étude a été menée en collaboration avec le CHU et l'UMR 522 de l'INSERM de Rennes.<br /><br />Les verres de chalcogénures se sont également révélés utiles pour mettre en œuvre des expériences de résonance plasmonique de surface (SPR). En collaboration avec l'IFREMER, la réalisation de prismes en verres de sulfures a été montrée et des résultats préliminaires sur la détection de l'accroche spécifique d'une toxine à la surface du prisme ont été obtenus.

Le langage UML permet la description de systèmes informatiques complexes dont la sécurité est parfois critique. Lors de la conception de telles applications, des fautes de modélisation peuvent être introduites dans les diagrammes UML représentant différentes vues du système. Ces fautes peuvent mener à des incohérences entre diagrammes ou au sein même d'un seul diagramme. Outre les propriétés spécifiques de l'application, il convient de vérifier en premier lieu que les modèles sont cohérents vis-à-vis des propriétés induites par l'utilisation du langage UML. L'objectif de cette thèse est de proposer un cadre d'étude du langage, et plus particulièrement de sa version actuelle (UML 2.0), en se plaçant dans une démarche de Management du risque de la présence d'incohérences. Ce travail s'est décomposé en deux étapes principales. La première est une analyse du risque qui comporte une identification des événements dommageables que sont les incohérences, par l'expression des règles de cohérence associées. <br />L'analyse est complétée ensuite par l'estimation du risque associé à <br />l'utilisation de chaque construction d'UML. Cette étape a donné lieu à l'analyse du standard UML et des travaux actuels concernant la définition et la vérification de la cohérence des modèles UML. Des interviews et des retours d'expérience ont été effectués afin d'estimer la probabilité d'occurrence d'une incohérence et sa gravité, aussi bien qualitativement que quantitativement. <br />L'étape ultime a concerné l'aide au traitement des risques, par la proposition de guides de prévention et de protection à mettre en oeuvre lors de la modélisation d'applications logicielles critiques.

Le piégeage et la manipulation d'objets à la surface d'un guide d'onde est une approche intéressante, qui permet d'envisager des développements nouveaux dans le domaine des microsystèmes intégrés. Mais la mise au point de tels dispositifs, était jusqu'à maintenant limitée par la difficulté à comprendre et à maîtriser les phénomènes physiques mis en jeu dans une expérience. Ces points-clé empêchaient la démonstration de la manipulation d'objets biologiques, comme des cellules, sur ces structures. L'utilisation de guides d'ondes optiques représentatifs de technologies de fabrication différentes nous a ainsi permis de juger expérimentalement des forces et des faiblesses propres à chaque technologie et déterminer les conditions les plus favorables en vue d'un déplacement de matériel biologique. L'utilisation de guides en nitrure de silicium a permis une amélioration significative des performances de piégeage et de manipulation de particules sur ces structures.<br />Ceci nous a ainsi permis de réaliser un démonstrateur de propulsion optique et a rendu possible l'application de cette technologie à des objets de masse ou de taille supérieures ainsi qu'à d'autres domaines scientifiques, comme la chimie ou la biologie. Nous avons effectué la première démonstration expérimentale à notre connaissance de la propulsion d'objets biologiques par ondes évanescentes. En particulier, nous avons réalisé des expériences de tri cellulaire de sous-populations dans un mélange. Ceci démontre la capacité à réaliser, sur une faible surface, des expériences biologiques simples grâce à de tels dispositifs et renforce l'espoir d'utiliser une telle technique dans une approche de type laboratoire-sur-puce.

Ce travail présente la préparation et la caractérisation de matériaux hybrides organiques<br />inorganiques pour applications en la photonique. La théorie associée à la préparation des<br />matériaux est décrite et quelques résultats d'autres travaux déjà publiés concernant ces<br />matériaux sont présentés. La structure du matériau obtenu après hydrolyse et condensation est<br />détaillée en présence de différentes quantités de zirconium. Les analyses de rayons X mettent<br />en évidence les particules qui formant ce matériau et l'influence du zirconium sur la forme de<br />cette particule. La spectroscopie dans la région de l'infrarouge a permis l'étude des liaisons<br />caractéristiques du matériau et les modifications structurelles liées à l'ajout de la phase<br />inorganique. Les caractéristiques du matériau ont été analysées par résonance magnétique<br />nucléaire. Les caractéristiques spectroscopiques du matériau sont détaillées, notamment la<br />luminescence intrinsèque du matériau et l'influence du zirconium. On montre que<br />l'introduction de l'ion europium confère de nouvelles propriétés et permet aussi une évaluation<br />structurelle complémentaire du matériau. Diverses applications du matériau étudié sous la<br />forme de couches minces sont présentées. Nous avons obtenu des réseaux de diffraction par<br />holographie, par lithographie, et également un effet laser à contre-réaction répartie dans des<br />films dopés avec la rhodamine 6G.

Thèse doctorat : Électronique : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille 1) : 3387. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Chimie de l'Etat Solide : Le Mans : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thesis (M.S. in Applied Science (Signal Processing))--Naval Postgraduate School, June 2004. / Thesis advisor(s): Lawrence J. Ziomek. Includes bibliographical references (p. 47). Also available online.

Not available / text

Not available / text