Dans cette thèse, nous étudions un métamatériau inspiré de la paille de blé pour l'absorption parfaite du son. Une botte de paille estidéalisée comme un milieu poreux anisotrope, composé d’un arrangement périodique très concentré de tubes creux cylindriques. L’approche théorique de ce métamatériau repose sur l'homogénéisation asymptotique à deux échelles d'un réseau perméable de résonateursparfaitement rigides dont la physique est enrichi par des résonances internes. Les principales caractéristiques de ce milieu poreux sont lacompressibilité effective négative autour de la résonance du tube et la réduction drastique de la vitesse de propagation du son (slowsound) à très basse fréquence. Une configuration optimale est conçue, basée sur la condition de couplage critique, pour laquelle la fuited’énergie du système résonnant ouvert est parfaitement compensée par les pertes intrinsèques induites par les pertes viscothermiques.Des mesures en tube à impédance sont effectuées sur des échantillons fabriqués par impression additive pour valider les résultatsthéoriques. Nous montrons que ce métamatériau est un absorbeur sub-longueur d'onde capable d’une absorption parfaite à très bassefréquence et d'introduire une quasi-bande interdite autour de la résonance du tube. De plus, la nature anisotrope de ce matériau conduit àune absorption globalement élevée à basse fréquence et ce pour toutes les incidences. Cette étude offre la possibilité de concevoir unabsorbeur acoustique sélectif en angle et en fréquence. Pour conclure, les résultats de cette thèse montrent que la paille est un boncandidat pour une absorption acoustique parfaite. / Straw-inspired metamaterials for sound absorption are investigated in this Thesis. A straw stack is idealized as a highly concentratedresonant anisotropic porous medium constituted of a periodic arrangement of densely packed cylindrical hollow tubes. The approach tothis metamaterial relies on the two-scale asymptotic homogenization of a permeable array of perfectly rigid resonators, where the physicsis further enriched by tailoring inner resonances. The main features of such sound absorbing medium are the possibility for the effectivecompressibility to become negative around the tube resonance and the drastic reduction of the effective sound speed (slow sound) at verylow frequency in the system. Moreover, an optimal configuration for sound absorption is designed, based on the critical couplingcondition, in which the energy leakage out of the open resonant system is perfectly compensated by the intrinsic losses induced by thevisco-thermal losses both in the anisotropic matrix and in the resonators. Impedance tube measurements are performed on 3-D printedsamples with controlled parameters to validate the theoretical results. This metamaterial is a sub-wavelength absorber that can achievetotal absorption at a very low frequency and possesses a quasi-band-gap around the tube resonance. Furthermore, the anisotropic nature ofthe configuration gives rise to high absorption at low-frequency range for all incidences and diffuse field excitation. It paves the way tothe design of angular and frequency selective sound absorber. To conclude, the results of this Thesis show that straw is a good candidatefor perfect sound absorption.

Le contrôle des vibrations à basse fréquence adapté aux structures légères est un défi scientifique ettechnologique en raison de contraintes économiques et écologiques de plus en plus strictes. De récentes études enacoustique ont portées sur l’absorption totale d’ondes basses fréquences à l’aide d’absorbeurs parfaits sublongueursd’onde. Ces métamatériaux sont obtenus en exploitant la condition de couplage critique. Unegénéralisation de cette méthode pour le domaine élastodynamique serait d’un grand intérêt pour répondre auxexigences du contrôle des vibrations de structures légères à basse fréquence.Cette thèse vise à adapter le problème d’absorption parfaite des ondes de flexion dans des systèmes 1D et 2D avecdes résonateurs locaux en utilisant la condition de couplage critique. Une étude préliminaire sur des systèmes 1D àgéométries simples sont d’abord proposée. Celle-ci propose une méthode de conception de résonateurs simplespour une absorption efficace des ondes de flexion. Une complexification du système 1D est ensuite considérée avecl’étude du couplage critique de Trou Noir Acoustique (TNA) 1D. Ceci a motivé l’interprétation de l’effet TNA à l’aidedu concept de couplage critique afin de présenter des outils clés à de futures procédures d’optimisation pour ce typede terminaisons. La condition de couplage critique est ensuite étendue aux systèmes 2D. L’absorption parfaite parle premier mode axisymétrique d’un résonateur circulaire inséré dans une plaque mince infinie est analysée. Ladiffusion multiple par une ligne de résonateurs circulaires insérés dans une plaque mince 2D infinie ou semi-infinie,appelée métaplaque, est aussi considérée dans l’optique de se rapprocher d’une application industrielle. A traverscette thèse, des modèles analytiques, des simulations numériques et des expériences sont présentés pour valider lecomportement physique des systèmes présentés. / The vibration control adapted to light structures is a scientific and technological challenge due toincreasingly stringent economic and ecological standards. Meanwhile, recent studies in audible acoustics havefocused on broadband wave absorption at low frequencies by means of subwavelength perfect absorbers. Suchmetamaterials can totally absorb the energy of an incident wave. The generalisation of this method for applicationsin elastodynamics could be of great interest for the vibration control of light structures.This thesis aims at adapting the perfect absorption problem for flexural waves in 1D and 2D systems with localresonators using the critical coupling condition. A study of 1D systems with simple geometries is first proposed. Thisprovides methods to design simple resonators for an effective absorption of flexural waves. The 1D systems thenbecome more complex by studying the critical coupling of 1D Acoustic Black Holes (ABH). The ABH effect is theninterpreted using the concept of critical coupling, and key features for future optimisation procedures of ABHs arepresented. The critical coupling condition is then extended to 2D systems. The perfect absorption by the firstaxisymmetric mode of a circular resonator inserted in a thin plate is analysed. Multiple scattering by an array ofcircular resonators inserted in an infinite or semi-infinite 2D thin plate, called metaplate, is also considered to getclose to practical applications. Through this thesis, analytical models, numerical simulations and experiments areshown to validate the physical behaviour of the systems presented.

Ces travaux de thèse portent sur la conception, la fabrication et la caractérisation de résonateurs nano-optomécaniques sous forme de disques en arséniure de Gallium (GaAs). Ces disques sont à la fois des résonateurs mécaniques oscillant au GHz, et des résonateurs optiques à mode de galerie à haut facteur de qualité (>10^5). En confinant l'énergie mécanique et optique sur un volume sub-µm^3, ils permettent d'atteindre un couplage optomécanique extrêmement large (g0 >1 MHz). Nous présentons les développements technologiques ayant permis l'intégration de ces résonateurs avec des guides de couplage optique directement sur échantillon semi-conducteur, tout en maintenant des performances à l'état de l'art. Nous discutons les différents mécanismes de couplage optomécanique (pression de radiation, photoélasticité) dans les disques GaAs, ainsi que les sources de dissipation optique et mécanique dans ces résonateurs. Nous présentons également des expériences d'optomécanique à l'air libre et en cryostat à basse température, allant de la mesure du mouvement brownien et l'observation de rétroaction dynamique, jusqu'à des premières tentatives d'approche du régime quantique du mouvement. Enfin, nous présentons un développement nano-optomécanique complémentaire mené sur le matériau nitrure de silicium (SiN), aboutissant à la fabrication de résonateurs à mode de galerie sur puce à haut facteur de qualité. Après l'étude des instabilités optiques et de la dynamique d'auto-pulsation de ces résonateurs, nous présentons des premières signatures de couplage optomécanique dissipatif dans ces systèmes.