L'objectif de cette thèse est d'étudier numériquement l'aéroacoustique à faibles nombres de Mach(M inf 0.3) pour un écoulement de couche limite turbulente épaisse affleurant une cavité, sur la base de simulations numériques à grandes échelles (LES). Un profil de vitesse en loi puissance et pour une couche limite d'équilibre ont servi comme conditions en entrée du domaine de calcul. La couche limite d'équilibre, sans et avec gradient de pression adverse, a été résolue par une approche asymptotique basée sur une formulation déficitaire avec un nouveau modèle de longueur de mélange. Ce dernier a été validé pour améliorer les comparaisons avec les expériences et les simulations numériques directes. Des simulations LES ont permis de regarder l'influence de l'épaisseur de la couche limite turbulente amont sur le mode d'oscillation d'une cavité L/D=4. Un accord satisfaisant avec les expériences d'Haigermoser et l'émergence du mode de cisaillement a été obtenu pour la vitesse amont de 5.8m/s. Le mode était de type sillage pour les deux autres cas tests (20et40m/s). Finalement, une simulation 3D a montré que le mode de sillage est un artefact du calcul 2D. En utilisant l'analogie de Lighthill-Curle et les champs de pression in stationnaire issus de la simulation, nous avons déterminé les niveaux de pression sonore dans le champ proche et lointain. Conformément aux expériences d'Haigermoser, une faible directivité vers l'amont est trouvée. Le mode de sillage influence très fortement les niveaux de pression acoustique. / The objective of this thesis is to study numerically the aeroacoustics of low Mach number (M inf 0.3) fow with thick turbulent boundary layer past a cavity based on Large Eddy Simulation (LES). Velocity profiles from power law and equilibrium turbulent boundary layer were imposed as inlet conditions on the computational domain. The equilibrium turbulent boundary layer profles (zero and adverse pressure gradient) have been generated using a symptotic approach with an improved mixing length model. A good agreement is observed between the computed boundary layer profiles and the profiles obtained from experiments and direct numerical simulations. LES results present the infuence of the thickness of the incoming turbulent boundary layers on the mode of oscillation in the shallow cavity of L/D=4. An agreement with the experiments of Haigermoser and the shear mode have been found for the upstream velocity 5.8m/s. Wake mode was observed for the other two test cases at 20 and 40m/s. A 3D cavity simulation is performed to show that the wake mode observed in the 2D calculations is an artifact. The hydrodynamic pressure feld obtained from the 2D simulation is used as an input to the acoustic analogy (Lighthill-Curle's analogy), to compute the acoustic pressure feld at the near and far feld of the cavities. Conforming the experiments of Haigermoser, a weak directivity of sound propagation was observed. Shear mode infuences the sound pressure levels strongly.

On considère un écoulement compressible bidimensionnel, autour d'une cavité ouverte. Des d'instabilité, auto-entretenues par l'effet de rétroaction de l'écrasement de la couche de cisaillement sur le bord aval de la cavité, génèrent des émissions acoustiques qu'il faut réduire. Des simulations numériques directes (DNS) permettent d'obtenir, avec ou sans actionnement, un modèle précis de l'écoulement. A partir des champs issus de la simulation, des décompositions orthogonales de modes propres (POD) sont proposées pour bâtir, par projection de Galerkin sur les équations isentropiques, des modèles d'ordre réduit non linéaires en prenant en compte l'actionnement (le contrôle). Pour éviter la divergence temporelle, les coefficients du système dynamique non forcé sont calibrés par diverses approches originales dont une basée sur la sensiblité modale. A partir du système dynamique forcé par un actionnement multifréquentiel (présent aussi dans les DNS), un contrôle en boucle fermée linéaire quadratique gaussien est proposé sur un système linéarisé. La reconstruction de l'état est basée sur une estimation stochastique linéaire sur 6 points de pression. Le contrôle optimal obtenu s'avère être périodique à la fréquence du second mode de Rossiter, qui est exactement celles des instabilits auto-entretenues dans la cavité. Par introduction de ce contrôle dans les simulations numériques directes, nous avons obtenu une réduction du bruit (faible) sur la fréquence du contrôle. / We consider a two dimensional compressible flow around an open cavity. The Flow around a cavity is characterised by a self-sustained mechanism in which the shear layer impinges on the downstream edge of the cavity resulting in an acoustic feedback mechanism which must be reduced. Direct Numerical Simulations (DNS) of the flow at a representative Reynolds number has been carried to obtain pressure and velocity fields, both for the case of unactuated and multi frequency actuation. These fields are then used to extract energy ranked coherent structures also called as the Proper Orthogonal Decomposition (POD) modes. A Reduced Order Model is constructed by a Galerkin projections of the isentropic compressible equations. The model is then extended to include the effect of control. To avoid the divergence of the model while integrating in time various calibration techniques has been utillized. A new method of calibration which minimizes a linear functional of error, based on modal sensitivity is proposed. The calibrated low order model is used to design a feedback control of the Linear Quadratic Gaussian (LQG) type, coupled with an observer. For the experimental implementation of the controller, a state estimate based on the observed pressure measurements at 6 different locations, is obtained through a Linear Stochastic Estimation (LSE). The optimal control obtained is periodic with a frequency corresponding to the second Rossiter mode of the cavity. Finally the control obtained is introduced into the DNS to obtain a decrease in spectra of the cavity acoustic mode.

La cavité buccale est un écosystème dynamique et complexe à l'équilibre fragile. A l'occasion de modifications des conditions environnementales ou d'une augmentation de la sensibilité de l'hôte, il y a rupture de cet équilibre. L'altération des conditions locales va permettre la croissance et le développement d'espèces pathogènes jusqu'alors faiblement représentées, ce qui va autoriser la survenue de diverses pathologies infectieuses orales. Devant l'insuffisance des solutions apportées par une prise en charge uniquement mécanique, des moyens supplémentaires doivent être envisagés. La stratégie probiotique ouvre une voie séduisante puisque l'on se propose de remplacer des bactéries pathogènes par des microorganismes ayant des effets bénéfiques sur la santé orale. L'objectif de ce travail vise donc à identifier des souches probiotiques parmi des isolats oraux de lactobacilles. Pour cela, soixante six souches ont été évaluées. Afin de prédire leur persistance orale, trois méthodes différentes d'évaluation de l'adhérence ont été utilisées : une méthode sur tube de verre, la méthode MATS et un modèle de biofilm monoespèce. Des études in vitro ont été conduites pour déterminer si les lactobacilles pouvaient inhiber des pathogènes carieux (Streptococcus mutans et Actinomyces viscosus) et certains pathogènes parodontaux (Fusobacterium nucleatum et Porphyromonas gingivalis) et pour identifier les mécanismes impliqués. Enfin, les capacités fermentaires de certaines souches ont été appréciées, afin d'éviter l'apparition d'effets délétères comme la déminéralisation carieuse. Trois souches seulement ont montré des capacités d'adhérence intéressantes. Selon les critères que nous avions défini pour caractériser une activité comme antibactérienne, aucune souche n'a inhibé P. gingivalis et 9 souches ont été retenues pour leur pouvoir inhibiteur contre les autres pathogènes. Le mode d'action précis de l'inhibition reste encore à préciser. Dans les conditions de cette étude, aucune des souches évaluées pour son activité fermentaire n'a présenté un risque cariogène. Ce travail a permis de mettre en évidence des souches intéressantes soit de part leur adhérence soit de part leur activité inhibitrice. Des études in vitro complémentaires semblent nécessaires (évaluation de la stimulation immunitaire, précision sur les mécanismes impliqués dans les effets observés) avant de poursuivre sur un modèle animal ou des études cliniques chez l'Homme. / The oral cavity is a complex and dynamic ecosystem with a delicate balance. On the occasion of changes in environmental conditions or an increase in the sensitivity of the host, a break can occur. The alteration of local conditions will allow the growth and development of pathogenic species hitherto poorly represented, which will allow the occurrence of various oral infectious diseases. Due to the lack of solutions given by a purely mechanical support, additional resources should be considered. Probiotic strategy appears as an attractive way since it proposes to replace pathogenic bacteria by microorganisms having beneficial effects on oral health. The aim of this study was therefore to identify probiotic strains among oral lactobacilli isolates. To this end, sixty-six strains were evaluated. To predict persistence in mouth, three different methods of assessing adherence were used: a method on glass tube, the MATS method and a monospecie biofilm model. In vitro studies were conducted to determine whether lactobacilli could inhibit caries pathogens (Streptococcus mutans and Actinomyces viscosus) and some periopathogens (Fusobacterium nucleatum and Porphyromonas gingivalis) and to identify the mechanisms involved. Finally, the fermentation capacity of certain strains was assessed in order to avoid the occurrence of adverse effects such as carious demineralization. Only three strains showed adhesion interesting capabilities. According to the criteria we defined to characterize an activity as antibacterial, no strain inhibited P. gingivalis and 9 strains were selected for their inhibitory potency against the others pathogens. The precise mode of action of the inhibition remains unclear. Under the conditions of this study, none of the strains tested for its fermentative activity has introduced a cariogenic risk. This work has highlighted interesting strains because of their adhesion or because of their inhibitory activity. Additional in vitro studies seem necessary (evaluation of immune stimulation, precision of the mechanisms involved in the observed effects) before continuing in an animal model and clinical studies in humans.

Le collage suscite un intérêt important pour remplacer les techniques traditionnelles d’assemblage, car il permet d’alléger les structures via une meilleure répartition des contraintes, et également de limiter les contraintes liées à l’assemblage de matériaux différents. Cependant, l’absence de technique de contrôle non destructive robuste de la qualité du collage et plus particulièrement de l’adhésion freine son développement en particulier dans le domaine aéronautique. Dans ce travail une méthode d’inspection ultrasonore d’interfaces collées qui doit révéler des défauts d’adhésion est proposée. Cette technique est validée sur un système représentatif d’applications industrielles, à savoir une liaison entre substrats métalliques liés par un adhésif époxy en film de faible épaisseur. Des défauts ont été introduits au sein de l’interface adhésive (dans l’adhésif ou à l’interface adhésif/substrat) de façon à simuler des défauts rencontrés en environnement industriel. Afin d’améliorer les capacités de détection des méthodes ultrasonores linéaires usuelles, des algorithmes de reconstruction des courbes de dispersion optimisés ont été développés. Cependant, les ondes guidées ne se sont pas montrées suffisamment sensibles à des interfaces faibles dans cette configuration, pour des adhésifs de faible épaisseur et lorsqu’une incertitude des épaisseurs des matériaux est tolérée. Dès lors, des méthodes de contrôle reposant sur l’interaction non-linéaire entre une onde ultrasonore de forte amplitude et un défaut sont proposées car moins système dépendant. Pour détecter et quantifier ces nonlinéarités, des ultrasons suffisamment énergétiques doivent être générés, ce qui implique généralement l’usage de dispositifs électroniques de puissance potentiellement intrinsèquement non-linéaires. Pour contourner ces limitations technologiques, un dispositif dédié est proposé, utilisant des traducteurs alimentés sous tension faible et placés sur un objet réverbérant. L’émission de signaux complexes préalablement établis par étalonnage permet par retournement temporel de concentrer l’énergie acoustique temporellement et spatialement, pour générer des déplacements particulaires ultrasonores de fortes amplitudes à la surface de l’échantillon contrôlé. Pour valider cette approche, le dispositif est utilisé pour contrôler des interfaces collées au sein desquelles différents types de défauts de collage ont été introduits : pollutions (particules de PTFE, démoulant, trace de doigt, etc.), insert. Les échantillons sont finalement testés mécaniquement pour évaluer la sensibilité de la résistance des interfaces à la présence de ces défauts. / Bonding is of great interest to replace traditional assembly techniques, as it makes it possible to lighten structures, through a better distribution of stresses but also to limit the stresses associated with assembling different materials. However, the lack of a robust non-destructive control technique for bonding quality and more particularly adhesion slows down its development, particularly in the aeronautical field. In this work an ultrasonic inspection method of glued interfaces which should reveal defects in adhesion is proposed. This technique is validated on a system representative of industrial applications, metal substrates bonded by a thin film epoxy adhesive. Defects have been introduced into the adhesive interface (in the adhesive or at the adhesive/substrate interface) in order to simulate defects encountered in an industrial environment. In order to improve the detection capabilities of conventional linear ultrasonic guided waves methods, algorithms for reconstructing optimized dispersion curves have been developed. However, the guided waves were not sufficiently sensitive to low interfaces in this configuration, where adhesives are thin, and an uncertainty of material thickness is tolerated. Therefore, control methods based on the non-linear interaction between a high amplitude ultrasonic wave and a defect are proposed. To detect and quantify these non-linearities, sufficiently energetic ultrasound must be generated, which generally involves the use of potentially intrinsically non-linear electronic power devices. To overcome these technological limitations, a dedicated device is proposed, using transducers powered under low voltage and placed on a reverberant object. The emission of complex signals previously established by calibration makes it possible to concentrate acoustic energy temporally and spatially, to generate after time reversal ultrasonic particle movements of high amplitude on the surface of the controlled sample. To validate this approach, the device is used to control glued interfaces in which different types of gluing defects have been introduced: pollution (PTFE particles, release agent, fingerprints, etc.), insert. The samples are finally mechanically tested to assess the sensitivity of the interface resistance to the presence of these defects.

Les propriétés électriques des matériaux sont des données indispensables dans les phases de conception de circuits micro-ondes. Ainsi, de nombreuses méthodes ont été mises au point en s’appuyant sur des mesures de paramètres «S», pour les systèmes de transmission-réflexion, ou de fréquences de résonance, pour les méthodes résonantes. Chacune d’entre elles présente des caractéristiques adaptées à un type de géométrie d’échantillon, à une bande de fréquence d’analyse, à une précision des résultats souhaitée... Dans tous les cas, les dimensions de l’échantillon doivent être au moins de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde et donc, les caractérisations deviennent impossibles aux basses fréquences pour des échantillons de petites tailles. Un autre inconvénient de ces méthodes est qu’il est obligatoire de connaître parfaitement l’épaisseur de l’échantillon pour déterminer avec précision les caractéristiques électriques du matériau. L’objectif de ce travail de thèse a donc consisté à mettre au point une nouvelle méthode de caractérisation en s’appuyant sur une cavité de géométrie particulière. Celle-ci permet des mesures basses fréquences pour des dimensions très inférieures à la longueur d’onde. Avec un système de couplage original, nous avons pu également obtenir une réponse en transmission particulière, caractérisée par une fréquence de résonance et une fréquence d’antirésonance. Par rapport aux méthodes classiques qui ne travaillent que sur la fréquence de résonance, cette double information permet de déterminer à la fois la permittivité du milieu mais également l’épaisseur de l’échantillon. / The electrical properties of the materials are essential data in the design phases of microwave circuits. Thus, many methods have been developed based on "S" parameter measurements, for transmission-reflection systems, or resonance frequencies, for resonant methods. Each of them has characteristics adapted to a type of the samplegeometry, to the frequency band of analysis, to a desired precision of the results... In all the cases, the dimensions of the sample must be at least of the order of the wavelength and therefore the characterizations become impossible at low frequencies for samples of small sizes. Another disadvantage of these methods is that it is mandatory to know perfectly the thickness of the sample to accurately determine the electrical characteristics of the material. The objective of this thesis work was therefore to develop a new method of characterization based on a cavity of particular geometry. This allows low frequency measurements for dimensions much smaller than the wavelength. With an original coupling system, we have also been able to obtain a particular transmission response, characterized by a resonance frequency and an antiresonance frequency. Compared to conventional methods that only work on the resonant frequency, this double information makes it possible to determine both the permittivity of the medium but also the thickness of the sample.

L’aménagement progressif du territoire conduit à l’exploitation de nouvelles zones, actuellement délaissées, car présentant des risques pour la sécurité des usagers. C’est notamment le cas des zones d’effondrements potentiels qui sont liées à la présence de cavités souterraines. Parmi les nombreuses solutions préventives, le renforcement géosynthétique permet de prévenir les risques d’effondrement localisés. Cette solution de renforcement est largement utilisée à la fois pour ses avantages économiques et environnementaux, que pour sa facilité et rapidité de mise en œuvre. Néanmoins, les méthodes de conception existantes des plateformes granulaires renforcées par géosynthétiques sont fondées sur diverses hypothèses simplificatrice et ne prennent pas en compte toute la complexité du problème. En effet, ces méthodes ne considèrent pas par exemple l’influence du mode d’ouverture de la cavité, le foisonnement du sol granulaire au droit de la cavité ou encore la distribution de charge sur le géosynthétique après ouverture de la cavité.La présente étude tente d’améliorer les méthodes de dimensionnement en analysant les mécanismes développés dans la plateforme granulaire renforcée sur la base d’une campagne expérimentale couplée à des modélisations numériques.Un dispositif expérimental a été développé pour simuler l’ouverture d’une cavité sous une plateforme renforcée par géosynthétique. Ce dispositif permet de simuler deux modes d’ouverture : une trappe qui s’abaisse ou une ouverture concentrique, pour différentes hauteurs de plateformes. Les mécanismes de renforcement sont étudiés en mesurant la déflexion du géosynthétique, le tassement en surface et la distribution de contrainte verticale qui s’applique du le géosynthétique. Un modèle numérique par éléments finis a été calibré sur les résultats expérimentaux puis utilisé pour analyser finement les mécanismes pour de nombreuses configurations.Cette étude expérimentale et numérique a permis d’améliorer la compréhension des mécanismes de transfert de charge et de foisonnement dans la zone effondrée et de valider expérimentalement l’influence du mode d’ouverture sur les mécanismes. Sur la base de ces résultats, des propositions sont formulées pour améliorer le dimensionnement des plateformes renforcées par géosynthétiques soumises à des effondrements localisés. / The progressive development of the territory leads to the exploitation of new areas, which are currently being abandoned because they come up risks to the safety of users. This is particularly the case for areas of potential collapse that are related to the presence of underground cavities. Among the many preventative solutions, geosynthetic reinforcement prevents localized collapse. This solution is widely used for both its economic and environmental benefits, as well as for its ease and speed of setting up. However, the existing design methods for granular platforms reinforced by geosynthetic are based on various simplifying assumptions and do not take the complexity of the problem into account. These methods do not consider, for example, the influence of how the cavity is opened, the expansion of granular soil above the cavity, or the stress distribution on the geosynthetic after opening the cavity.The present study tries to improve the design methods by analyzing mechanisms developed inside the reinforced granular platform on the basis of an experimental study coupled with numerical simulations.An experimental device was developed to simulate the opening of a cavity under a platform reinforced by geosynthetic. This device allows simulating two types of opening: a trapdoor or a concentric opening, for various heights of platforms. The mechanisms are studied by measuring the deflection of the geosynthetic, the settlement at the surface and the stress distribution applied of the geosynthetic. A finite element model was calibrated on the experimental results then used to analyze mechanisms finely for many configurations.This experimental and numerical study allows improving the understanding of the stress distribution, the soil expansion above the cavity and experimentally validated the influence of the opening mode on the mechanisms. Based on these results, proposals are formulated to improve the design of geosynthetic-reinforced platforms subject to localized collapse.

Les travaux réalisés lors de cette thèse ont pour objectif la fabrication de filtres accordables fort Q0. Pour cela nous nous sommes naturellement orienté vers des structures volumiques puisque elles permettent l’obtention de Q0 important. Nous avons également utilisé des éléments d’accord permettant de maximiser ce Q0, tels que des MEMS-RF ou bien encore des patchs de Matériaux à Transition de Phase (PTM) comme le dioxyde de vanadium (VO2). Nous avons démontré lors de notre étude que ces dispositifs garantissaient des Q0 supérieurs à 1000 sur une large plage d’accord. / This work is based on the fabrication of High-Q tunable filters. We looked at cavity filters since they allow us to achieve a high Q0. We also used RF-MEMS or vandium Dioxyde as tuning element. Since they provide a high-Q tuning. We have demonstrated Q0 better than one thousand over a wide tuning range.

Les écoulements instationnaires au-dessus de surfaces discontinues produisent d'important bruit aérodynamique. L'objectif de ce travail de thèse est l'étude aéroacoustique d'écoulement au-dessus de cavités bidimensionnelles rectangulaires, et de trouver des stratégies de réduction du bruit. Des simulations numériques directes des équations bidimensionnelles de Navier-Stokes compressibles ont été réalisées afin d'étudier l'influence des conditions initiales sur le mode d'oscillation de l'écoulement pour des cavités profonde et peu profonde. Les résultats montrent que dans le cas de cavités profondes, l'écoulement oscille selon un régime de couche de cisaillement suivant le second mode de Rossiter, et ce quelle que soit la condition initiale choisie. En revanche, dans le cas de cavités peu profondes, le régime d'oscillation observé peut être en couche de cisaillement ou bien en mode de sillage suivant la condition initiale choisie. Une analyse de sensibilité d'écoulement dans le cas de cavités profondes a été réalisé en utilisant une méthode adjointe. Les équations adjointes ont été forcées par une perturbation localisée sinusoïdale soit de la quantité de mouvement suivant x adjointe (au voisinage de la couche de cisaillement), soit de la densité adjointe (loin de la cavité). Les résultats désignent une région de l'écoulement très sensible à l'ajout de masse, et localisée au voisinage du coin supérieur amont de la cavité. Par conséquent, un actionneur de type soufflage/aspiration placé au bord d'attaque de la cavité agira sur les fluctuations de quantité de mouvement suivant x au voisinage de la couche de cisaillement et sur les fluctuations de pression au loin. / The unsteady flow over surface discontinuities produces high aerodynamic noise. The aim of this thesis is to study the aeroacoustics of two-dimensional rectangular cavities and to find strategies for noise reduction. Direct Numerical Simulation of the compressible Navier-Stokes equations is performed to investigate the influence of the initial condition on the oscillation modes in deep and shallow cavities. Results show that the deep cavity oscillates in shear layer regime at the second Rossiter mode regardless of the initial condition. On the other hand different initial conditions lead to a shear layer or wake mode in the shallow cavity case. A sensitivity analysis of the deep cavity is done by the use of adjoint methods. Local sinusoidal perturbations of x-momentum and density are applied to the adjoint equations. The results show a high sensitivity region to mass injection at the upstream corner. Therefore an actuator placed at the leading edge will modify the velocity fluctuations reaching the trailing edge and hence the pressure fluctuations in the far-field.

Les particules de suies émissent lors de la combustion incomplète de carburants fossiles et biosourcés sont reconnues comme étant un problème environnemental et sanitaire majeur. Il est essentiel d'acquérir une compréhension fondamentale de leur formation, dont l'étape de nucléation donnant naissance aux premières particules de suie, les nucléis, afin de développer des modèles capable de prédire leur formation et d'aider à la conception de dispositifs de combustion plus efficaces et plus propres. Ce travail démontre en combinant différentes techniques expérimentales: incandescence induite par laser (LII), granulométres SMPS et de microscopie à faisceau d'ions d’hélium (HIM) que ces nucléis ont une taille comprise entre 2 et 4 nm et sont capable d’émettre un rayonnement de type corps noir. Ces nucléis ont été étudiés dans des flammes prémélangées dites de nucléation dans lesquelles les particules de suie sont formées par nucléation, sans croissance de surface et standard où ces nucléis subissent les processus de croissance. Les résultats obtenus offrent une base de données expérimentale utile à l’amélioration des modèles cinétique de formation des suies notamment sur la phase de nucléation dans diffèrent carburants: n-butane et un mélange de n-butane et n-propylbenzene. Pour chaque carburant une flamme de nucléation et une flamme standard sont étudiées. La base de donnée comprend des profils d’espèces obtenus par chromatographie, profils de température mesurés par fluorescence induite par laser sur NO, les profils de fractions volumique de suies mesurés par LII et calibrés par extinction multi passage et les distributions de taille des particules de suies obtenus par SMPS et HIM. / Emission of soot formed from incomplete combustion of fossil fuels, biofuels and biomass is a serious concern due to soot’s harmful impact on human health, environment and its radiative forcing on climate. Gaining fundamental understanding of soot formation, particularly the nucleation step leading to the formation of the nascent soot particles, is critical to develop reliable predictive soot models and to help the design of more efficient and cleaner combustion devices. This work demonstrates that nascent soot particles in the size range of 2-4 nm are able to emit a black body radiation by combined Laser Induced Incandescence (LII), scanning mobility particle sizer (SMPS) and helium-ion microscopy (HIM). These nascent soot particles are investigated in nucleation premixed flames in which soot particles are essentially formed by nucleation, without growth by soot surface processes and in standard sooting premixed flames in which growth processes occur. This work provides an extensive database for improvement of kinetics modelling of sooting flames with a focus on the soot nucleation in flames. Two kinds of fuels have been selected: n-butane and mixture of n-butane and n-propylbenzene. For each fuels two flames have been studied: a nucleation and a standard sooting flames. The database consist of species profiles obtained by online gas chromatography, temperature profiles measured by Laser induced fluorescence thermometry, soot volume fraction profiles obtained by LII calibrated by cavity ring-down extinction and particles size distributions obtained in n-butane flames by SMPS and HIM. From this database effect of equivalence ratio and fuel composition is analyzed.

Ces travaux de thèse portent sur la conception et sur la caractérisation expérimentale de résonateurs opto-phononiques. Ces structures permettent le confinement simultané de modes optiques et de vibrations mécaniques de très haute fréquence (plusieurs dizaines jusqu’à plusieurs centaines de GHz). Cette étude a été effectuée sur des systèmes multicouches à l’échelle nanométrique, fabriqués à partir de matériaux semiconducteurs de type III-V. Ces derniers ont été caractérisés par des mesures de spectroscopie Raman de haute résolution. Grâce aux méthodes expérimentales et aux outils numériques développés, nous avons pu explorer de nouvelles stratégies de confinement pour des phonons acoustiques au sein de super-réseaux nanophononiques, à des fréquences de résonance de l’ordre de 350 GHz. En particulier, nous avons étudié les propriétés acoustiques de deux types de résonateurs planaires. Le premier est basé sur la modification adiabatique du diagramme de bande d’un cristal phononique unidimensionnel. Dans le deuxième système, nous utilisons les invariants topologiques caractérisant ces structures périodiques, afin de créer un état d’interface entre deux miroirs de Bragg phononiques. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’étude de cavités opto-phononiques permettant le confinement tridimensionnel de la lumière et de vibrations mécaniques de haute fréquence. Nous avons mesuré par spectroscopie Raman les propriétés acoustiques de résonateurs phononiques planaires placés à l’intérieur de cavités optiques tridimensionnelles, de type micropiliers. Enfin, la dernière partie de cette thèse porte sur l’étude théorique des propriétés optomécaniques de micropiliers GaAs/AlAs. Nous avons effectué des simulations numériques par éléments finis, nous permettant d’expliquer les mécanismes de confinement tridimensionnel de modes acoustiques et optiques dans ces systèmes, et de calculer les principaux paramètres optomécaniques. Les résultats de cette étude démontrent que les micropilier GaAs/AlAs possèdent des caractéristiques prometteuses pour de futures expériences en optomécanique, telles que des fréquences de résonance acoustiques très élevées, de hauts facteurs de qualités mécaniques et optiques à température ambiante, ou encore de fortes valeurs pour les facteurs de couplage optomécaniques et pour le produit Q • f / The work carried out in this thesis addresses the conception and the experimental characterization of opto-phononic resonators. These structures enable the confinement of optical modes and mechanical vibrations at very high frequencies (from few tens up to few hundreds of GHz). This study has been carried out on multilayered nanometric systems, fabricated from III-V semiconductor materials. These nanophononic platforms have been characterized through high resolution Raman scattering measurements. The experimental methods and the numerical tools that we have developed in this thesis have allowed us to explore novel confinement strategies for acoustic phonons in acoustic superlattices, with resonance frequencies around 350 GHz. In particular, we have studied the acoustic properties of two nanophononic resonators. The first acoustic cavity proposed in this manuscript enables the confinement of mechanical vibrations by adiabatically changing the acoustic band-diagram of a one-dimensional phononic crystal. In the second system, we take advantage of the topological invariants characterizing one dimensional periodic structures, in order to create an interface state between two phononic distributed Bragg reflectors. We have then focused on the study of opto-phononic cavities allowing the simultaneous confinement of light and of high frequency mechanical vibrations. We have measured, by Raman scattering spectroscopy, the acoustic properties of planar nanophononic structures embedded in three-dimensional micropillar optical resonators. Finally, in the last sections of this manuscript, we investigate the optomechanical properties of GaAs/AlAs micropillar cavities. We have performed numerical simulations through the finite element method that allowed us to explain the three-dimensional confinement mechanisms of optical and mechanical modes in these systems, and to calculate the main optomechanical parameters. This work shows that GaAs/AlAs micropillars present very interesting properties for future optomechanical experiments, such as very high mechanical resonance frequencies, large optical and mechanical quality factors at room temperature, and high values for the vacuum optomechanical coupling factors and for the Q • f products