The concept of tailored force fields is seen as an enabler for the construction of large scale space structures. Manufacturing would take place in space using in-situ resources thereby eliminating the size and weight restriction commonly placed on space vehicles and structures. This thesis serves as the first investigation of opening the way to a generalized fabrication technology by means of force fields. Such a technology would be non-contact, flexible, and automated. The idea is based on the principle that waves carry momentum and energy with no mass transport. Scattering and gradient forces are generated from various types of wave motion. Starting from experiments on shaping walls using acoustic force fields, this thesis extends the technology to electromagnetic fields. The interaction physics of electromagnetic waves with dielectric material is studied. Electromagnetic forces on neutral dielectric material are shown to be analogous to acoustic forces on sound-scattering material. By analogy to the acoustic experiments, force fields obtained by optical tweezers are extended to longer wavelength electromagnetic waves while remaining in the Rayleigh scattering regime. Curing of the surface formed takes place by use of a higher frequency beam that scans the surface and melts a subsurface layer enabling a sintering effect to take place between the particles. The resulting capability is explored at its extremes in the context of building massive structures in Space. A unification of these areas is sought through a generalization of the various theories provided in the literature applicable for each field.

Dans cette thèse, nous présentons une recherche expérimentale détaillée des lois caract érisant la taille et la densité atomique de grands pièges magnéto-optiques contenant typiquement 10^10 atomes. Il est bien connu que les interactions induites par laser, produites par la diffusion multiple, y constituent la limitation principale à l'obtention de densités atomiques élevées. Pour contourner cette limite, nous avons réalisé un piège magnéto-optique 'noir' combiné un piège dipolaire. Les forces de répulsion assistées par la lumière ont ainsi pu être considérablement réduites et une augmentation de près de deux ordres des grandeur sur le densité (jusqu'à 10^12 atm/cm^3) a été corrélativement observée. Nous avons proposé également un modèle qualitatif pour rendre compte de la densité atomique (et également pour la taille) o`u nous avons introduit les interactions mécaniques induites par les photons du laser repompeur quand son épaisseur optique devient importante. Ce travail fait partie d'un projet de recherche qui vise à terme à observer la localisation d'Anderson de la lumière dans des nuages d'atomes froids, mais pour laquelle des densités de l'ordre (10^13-10^14 atm/cm^3) sont requises. Pour des densités inférieures, des mécanismes de gain peuvent toutefois être mis à profit pour amplifier des modes pre-localisés. Nous avons, ainsi, mis en place une technique pompe-sonde pour la création d'un gain dans l'échantillon atomique. La configuration des pompes a autorisé l'observation du signal de mélange a quatre ondes. Une analyse détaillée de ses propriétés et de ses caractéristiques a été présentée. En particulier, une asymétrie rouge-bleu dans le spectre, pour des intensités élevées des faisceaux pompes, a été mise en évidence. Cette asymétrie a pu tre expliquée en tenant compte du regroupement des atomes dans les noeuds ou dans les ventres de l'onde stationnaire des faisceaux de pompe.