Cette thèse est consacrée à l’étude des comportements de propagation de solitons et des ondes dispersives dans les fibres optiques microstructurées avec un profil de dispersion variable. Le premier chapitre présente les propriétés générales de guidage, introduit les processus linéaires et non-linéaires dans lesquels les solitons et les ondes dispersives sont mis en jeu. Les étapes de fabrication des fibres optiques microstructurées sont décrites. Le deuxième chapitre est dédié à l’étude de la dynamique d’émissions de multiples ondes dispersives et de cascades d’ondes dispersives dans des fibres dont le zéro de dispersion évolue sinusoïdalement. Le troisième chapitre porte sur la transformation d’une onde dispersive en un soliton fondamental lorsqu’elle se situe en régime de dispersion anormale. Dans le dernier chapitre, un contrôle simultané de la longueur d’onde et de la durée des solitons ultra-courts est démontré sur une large gamme de paramètres grâce à l’utilisation de fibres optiques topographiques spécialement conçues à cet effet. / This thesis concerns the study of the propagation of solitons and dispersive waves in optical fibers with tailored longitudinal profiles. The first chapter presents the general guiding properties of an optical fiber, introduces the main linear and non-linear process involved in solitons and dispersive waves propagation and describes the fabrication process of microstructured optical fibers. The second chapter explores the emission dynamics of cascaded resonant radiations and multiple resonant radiations in a fiber with an oscillating zero-dispersion wavelength. The third chapter deals with the transformation of a dispersive wave into a fundamental soliton when its location is in the anomalous dispersion region. Finally, in the fourth chapter, simultaneoulsy control of the wavelength and duration of ultrashort soliton is demonstrated through the use of specially designed topographic fibers.

De nombreuses filières de détecteurs coexistent dans le domaine infrarouge (longueur d’onde entre 1µm et 50µm). Chacune possède ses avantages et ses inconvénients (coût, performance, compacité …). Certaines filières sont bien établies et disponibles commercialement alors que d’autres sont encore émergentes. La filière super-réseaux (SR) est une filière récemment commercialisée. Elle repose sur l’empilement périodique de semiconducteurs (InAs/GaSb), donnant un détecteur quantique capable de détecter des longueurs d’ondes comprises entre 1 et 32µm typiquement.L’objectif de cette thèse est d’évaluer le potentiel de la filière super-réseaux en cryostat opérationnel à l’aide de fonctions de mérite orientées système qui tiennent compte du packaging entourant le détecteur. Nous nous concentrerons sur la Fonction de Transfert de Modulation (FTM), décrivant la résolution du système ainsi que sur le rapport Bruit Spatial Fixe Résiduel sur Bruit Temporel (BSFR/BT), décrivant la stabilité temporelle de la qualité image.Ce travail a ainsi permis de confirmer deux promesses des SR en moyen infrarouge : d’une part, la grande stabilité temporelle de la qualité image et d’autre part le faible nombre de pixels clignotants. Par ailleurs, les bancs de mesures de FTM et de stabilité temporelle développés au cours de la thèse pourront être adaptés pour caractériser d’autres filières dans les mêmes conditions de mesure. / Many photodetector technologies coexist in the infrared domain (wavelength between 1µm and 50µm). Each of them comes with its assets and drawbacks (cost, performance, compactness, etc.). Some technologies are well established and available while others are still under development. The superlattice technology (SL) recently made its way into the market. It is based on the periodic stack of semiconductors (InAs/GaSb), giving a quantum detector capable of detecting wavelengths between 1 and 32µm typically. Like other quantum infrared detectors, superlattice photodetectors need to be cooled at cryogenic temperature to maximize their electro-optical performance.The objective of this thesis is to evaluate the potential of the SLSL in IDDCA using system-oriented figures of merit, which also take into account the packaging of the detector. The present work is focused on the Modulation Transfer Function, which describes the system resolution and the ratio Residual Fixed Pattern Noise over Temporal Noise (RPFN/TN), which evaluates the temporal stability of the image quality.This present work successfully confirmed two promises of the SL in midwave infrared : the excellent stability of the image quality and the low flickering pixel count. Besides, the experimental benches developped (MTF and temporal stability alike) can be adapted to perform similar measurements with other technologies.

Les interféromètres stellaires sont des dispositifs à très haute résolution angulaire, permettant une étude approfondie de l’Univers. Cette thèse décrit la mise en place en laboratoire d’un interféromètre à somme de fréquences dédié à la détection de rayonnement infrarouge en bande L :ALOHA@3.39. Afin de pouvoir limiter le bruit généré par les rayonnements thermiques ambiants et de pouvoir bénéficier des technologies matures en terme de détection et de transport cohérents de la lumière collectée, ce système intègre sur chacune des voies interférométrique un processus non linéaire de somme de fréquence. Les rayonnements autour de 3.39 μm sont transposés autour de 810 nm via des cristaux de PPLN alimentés par une pompe unique à 1064 nm. Une première partie présente le contexte expérimental et théorique de la thèse. La deuxième partie concerne la conception, la réalisation et la caractérisation du banc ALOHA@3.39. La troisième partie présente les résultats expérimentaux obtenus en laboratoire. La mesure répétée du contraste en régime de fort flux permet de calibrer le contraste instrumental du montage. Les premières mesures en régime de comptage de photons montrent que nous sommes actuellement capables de détecter des franges d’interférence avec de hauts contrastes en ne disposant que de 100 Fw à l’entrée de chacune des voies. Enfin, nos investigations nous ont amené à la détection de franges d’interférences via le prototype ALOHA@3.39 à partir d’une source thermique, assimilable à un corps noir. Cette thèse conclue sur une estimation de la magnitude limite accessible, et sur l’utilisation de nouvelles technologies de PPLN. / Stellar interferometers are high angular resolution devices, allowing for detailed research of the Universe. This thesis describes the in-lab implementation of a sum frequency generation interferometer dedicated to the infrared detection in the L band : ALOHA@3.39. In the aim of limiting thermal noise due to the room radiation, and benefit mature detectors and fibered components, this device includes a sum frequency generation non-linear process on each of its arms. Stellar radiations around 3.39 μm are transposed to around 810 nm thanks to PPLN cristals powered by a single pump signal at 1064 nm. The first part presents our global experimental context and theoretical elements about this thesis. The second part deals with the conception, the implementation and characterisation of the test bench ALOHA@3.39. The third part tables in-lab experimental results. Repeated measurements of the fringe contrast on high flux regime allow to calibrate the instrumental contrast of the set-up. First measurements on photon counting regime show we are currently able to detect interference fringes with high contrast with only 100 fW at the input of each arm. Finally, our research led us to realise interference fringes detection via the ALOHA@3.39 prototype, observing a thermal source, considered as a black body. This thesis concludes on an estimation of the limiting reachable magnitude, and on the future use of new PPLN technologies.

La détection faible flux dans le moyen infrarouge (MIR) est fortement pénalisée par le rayonnement thermique de l’environnement. La principale solution à ce problème consiste à cryogéniser la plus grande partie possible de la chaîne de détection. Cette méthode atteint ses limites pour certaines applications,notamment l’imagerie haute résolution en astronomie par méthode interférométrique. Une solution alternative consiste à utiliser le processus non linéaire de somme de fréquences pour convertir ce rayonnement moyen infrarouge vers des domaines de longueur d’onde où les détecteurs ne sont plus limités par le rayonnement de l’environnement et fonctionnent efficacement en régime de comptage de photons. Les travaux effectués au cours ces trois années sont le prolongement direct de plus d’une décennie de recherche pour la détection et l’interférométrie par conversion de fréquence. Ils s’inscrivent dans la continuité des travaux de thèses de L. Szemendera et de P. Darré, ayant, pour l’un, posé les premières pierres de l’interférométrie par conversion de fréquence dans le MIR et, pour l’autre, démontré la possibilité d’utiliser cette technique sur le ciel à1550 nmen tirant parti de la technologie de guidage ridge. Cette thèse constitue donc la jonction fructueuse de ces travaux antérieurs, rendue possible par une collaboration avec l’institut Femto-ST. L’utilisation de leurs guides PPLN ridge nous a permis de nous placer au niveau de l’état de l’art pour la détection par conversion de fréquence dans le MIR (3,5 μm)avec des démonstrations expérimentales à la fois en laboratoire et sur le ciel (C2PU). Intégrée à un interféromètre à conversion de fréquence à ces mêmes longueurs d’onde, elle a également permis d’en améliorer significativement les performances et la répétabilité de cette technique, principalement dans le cas d’une source spectralement large bande. Parallèlement, notre collaboration avec le réseau de télescopes CHARA, nous a offert l’opportunité d’étudier les problématiques soulevées par une future mise en œuvre de l’instrument sur ce site. / Low flux detection in the mid infrared (MIR) is strongly penalized by thermal radiation from the environment. The main solution to this problem is to cryogenize as much of the detection chain as possible.This method is reaching its limits for some applications, including high-resolution imaging in astronomy using interferometric methods. An alternative solution is to use the non-linear process of sum frequency generation to convert this mid infrared radiation to wave length domains where detectors are no longer limited by the radiation from environment and operate efficiently in photon counting regime.The work over these three years is part of more than a decade of research into up-conversion detection and interferometry. It is the expansion of the these works of L. Szemendera and P. Darré. The first one laid the fondation of the up-conversion interferometry in the MIR and the second one demonstrated the possibility of using this technique on the sky at 1550 nm by benefiting from the ridge waveguide technology.Thus, this thesis constitutes the fruitful junction of these earlier works, made possible by a collaboration with the Femto-ST Institute. The use of their PPLN ridge waveguides has enabled us to place ourselves at the state of the art for up-conversion detection in the MIR (3,5 μm) with experimental demonstrations both in the laboratory and on the sky (C2PU). Integrated into a up-conversion interferometer at these same wave lengths, it has also significantly improved the performance and repeatability of this technique,in particular in the case of a spectrally broadband source. At the same time, our collaboration with the CHARA telescope array gave us the opportunity to study the problems raised by a future implementation of the instrument on this site.