Ce mémoire présente des techniques tout-optiques visant à préserver les paramètres physiques d’un signal télécom au cours de sa propagation dans une fibre optique de plusieurs kilomètres, tels que son état de polarisation, son profil d’intensité et son spectre. Il se compose en deux majeures parties.La première présente tout d’abord l’attraction de polarisation, ayant lieu au cours de l’interaction entre deux faisceaux contrapropagatifs, et qui permet d’imposer un état fixe de polarisation au signal à la sortie de la fibre indépendamment de son état initial. Des applications tout-optiques basées sur l’Omnipolariseur, un dispositif mis au point à Dijon et permettant le contrôle de ce phénomène non linéaire, sont ensuite développées. Elles fonctionnalisent l’état de polarisation d’un signal OOK-RZ à 10 Gbit/s pour mettre au point une mémoire optique à bascule, un routeur, un brouilleur chaotique, et une technique de copie/dissimulation de paquets de données dans une fibre spun de 5 km.La deuxième réalise la première démonstration expérimentale des parois de domaines de polarisation qui annulent les effets dégradant les profils d’intensité et spectral d’un signal codé au cours de sa propagation. Ce phénomène provient du couplage non-linéaire entre les deux modes de polarisation orthogonaux d’une lumière qui se propage dans un milieu Kerr en régime normal de dispersion, et provoque une modulation en opposition de phase des deux modes le long de la fibre. Il est possible de verrouiller deux trains d’impulsions optiques d’intensité complémentaire de sorte à ce que les impulsions ne subissent plus les effets de distorsion intervenant au sein de la fibre afin de conserver l’information à transmettre. Ainsi une propagation sans distorsion a pu être réalisée sur 50 km. / The second performs the first experimental demonstration of the polarization domain walls which cancel the effects which degrade the intensity and spectral profile of a telecom signal during propagation. This phenomenon comes from non-linear coupling between the two orthogonal polarization modes of light propagating in a Kerr medium in normal dispersion regime, and causes a modulation in phase opposition of the two modes along the fiber. It is possible to lock two optical pulse trains complementary intensity so that the pulses do not suffer the effects of distortion occurring in the fiber in order to maintain the information to be transmitted. And a distortion-free propagation was achieved on 50 km.

The standard model of particle physics is the most precisely verified scientific theory in the history of mankind. However, extended theories are already in place, ready to supersede the standard model should it fail to describe any new physics that may be observed in the next generation of high energy particle accelerators. One such minimal extension is the Two Higgs Doublet Model (2HDM). However, the appearance of additional symmetries to those of the gauge symmetries in the 2HDM can have consequences for the cosmological viability of the model, with the possibility for non-trivial topological defects forming during spontaneous symmetry breaking phase transitions.In this research we perform a systematic study of six accidental Higgs Family and CP symmetries that can occur in the 2HDM potential, by introducing and utilizing our Majorana scalar-field formalism. General sufficient conditions for convexity and stability of the scalar potential are derived and analytical solutions for two non-zero neutral vacuum expectation values of the Higgs doublets for each of the six symmetries are presented, in terms of the parameters of the theory. We identify the topological defects associated with the spontaneous symmetry breaking of each symmetry by means of a homotopy-group analysis. We find the existence of domain walls from the breaking of Z2, CP1 and CP2 discrete symmetries, vortices in models with broken U(1)PQ and CP3 symmetries and a global monopole in the SO(3)HF-broken model. We study the associated topological defect solutions as functions of the potential parameters via gradient flow methods. We also consider the cosmological implications of the topological defects and are able to derive bounds on physical observables of the theory in order to avoid contradictions with the theoretical limits on topological defects. The application of our Majorana scalar-field formalism in studying more general scalar potentials that are not constrained by the U(1)Y hypercharge symmetry is discussed. In particular, the formalism may be used to properly identify seven previously hidden symmetries that may be manifest in a U(1)Y invariant scalar potential for particular choices of the model parameters.

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Conductive domain walls (DWs) in lithium niobate (LiNbO3, LNO) are promising constituents for potential applications in nanoelectronics, due to their high conductance, as compared to the surrounding bulk material, their high local confinement at the nanometer scale, and the ability to be created quasi-on-will through dedicated high-voltage poling. However, electrically contacting the DWs unavoidably leads to the formation of a potential barrier between the DW itself and the electrode material. Thus, the focus of this work is the investigation of the various factors influencing the electronic transport across that barrier, namely, the type of electrode material, the quality of the LNO surface (atomically-smooth versus mirror polished), the quality of the crystal lattice (i.e., the presence of higher concentrations of lithium and oxygen vacancies VLi and VO), and the magnitude of the applied voltages during the domain-wall conductivity (DWC) enhancement procedure. It is found that all the above-mentioned factors have a significant impact on the current-voltage characteristics of the DW-electrode system. For example, the metal electrodes deposited onto the surface of the LNO crystal, once, impede the DW motion, while, secondly, stabilizing the DWs inclination across the LNO crystal. Another important finding is the major role played by large negative voltages in the DWC-enhancement procedure that strongly influences the near-surface structure of the DW, and hence the qualitative characteristics of the formed potential barrier, such as characteristic voltage and saturation current. The application of moderate voltages from –50 V to –100 V is also found to influence the structure of the near-surface DW. The creation of a variety of vacancy defects inside the bulk LNO that accompanies the formation of an atomically-smooth surface, is found to have far more influence on the DW charge transport than the quality of the surface, due to the formation and repulsive interaction of a multitude of spike domains stemming from these defects. In summary, the results demonstrate the importance of providing known and reproducible sample surface conditions and identifying promising directions for implementing reproducible domain wall conductivity.

In this thesis we present solutions of spontaneous compactifications of D=11, N=1 supergravity on parallelizable manifolds S^1, S^3 and S^7. In Freund-Rubin compactifications one usually obtains AdS vacua in 4D, these solutions usually sets the fermionic VEV's to zero. However giving them non zero VEV's allows us to define torsion given by the fermionic bilinears that essentially flattens the geometry giving us a vanishing cosmological constant on M_4. We further give an analysis of the consistent truncation of the bosonic sector of D=11 supergravity on a S^3 manifold and relate this to other known consistent truncation compactifications. We also consider the squashed S^7 where we check for surviving supersymmetries by analyzing the generalised holonomy, this compactification is of interest in phenomenology.

Dans cette thèse, nous nous sommes attachés à mesurer la résistance induite par les parois magnétiques dans différents métaux ferromagnétiques (fer, cobalt, oxydes de manganèse, alliage de Fe0.5Pa0.5). Le premier circuit étudié consistait en un fil de 200 nanomètres de large et 50 nanomètres d'épaisseur, fabriqué par lithographie électronique. Par microscopie à force magnétique et microscopie de Lorentz nous avons observé que les domaines sont en position tête-bêche dans l'état vierge dans des fils de cobalt. La configuration magnétique a été suivie en fonction du champ appliqué. Par lithographie électronique, nous avons pu disposer sur le fil des contacts en or. Dans le cobalt, la résistance d'une paroi magnétique unique a été mesurée et sa valeur est supérieure aux prédictions théoriques. Dans le manganite, sur un circuit équivalent, nous avons pu mesurer la magnétorésistance de joints de grain. Nous avons aussi effectué la mesure de la résistance d'une paroi sur une couche à aimantation perpendiculaire (alliage de fer-palladium), dont les domaines étaient alignés. Nous avons mesuré la résistance perpendiculairement (MR=9%) et parallèlement (MR=2.8%) aux parois, et ainsi corroboré certains modèles. Nous avons, par ailleurs, étudié (expérimentalement et numériquement) des systèmes magnétiques dans lesquels l'anisotropie de forme joue un rôle prépondérant. Dans des plots triangulaires de taille variant entre 0.1 et 2 microns, la frustration géométrique stabilise des états de vortex. Dans des lignes de fer-palladium, nous avons montré que les dimensions des domaines étaient conservées lorsque la taille latérale du système était réduite jusqu'à 300 nanomètres En revanche, l'orientation des domaines devient anisotrope et les parois magnétiques s'orientent perpendiculairement à l'axe de la ligne. Ces études permettent de mieux comprendre les effets de l'anisotropie de forme.

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Ce travail de thèse porte sur l'étude des parois de domaines dans des nanofils magnétiques. Nous avons étendu le diagramme de phase des parois de domainesdéjà connu pour des géométries allant des nanobandes aux nanofils. Les différents types de parois et des transitions de phases sont présentés.Nous avons introduit de nouveaux estimateurs s'appuyant sur des grandeurs physiques connues, pour mieux caractériser les configurations magnétiques des parois et prédire leur type en fonction de la géométrie.Pour valider notre approche théorique, nous nous sommes ensuite intéressés à les observer par microscopie.Nous avons choisi le Dichroisme Circulaire Magnétique des rayons X associé à la Microscopie par Emission de PhotoElectrons (XMCD-PEEM). Ce type de microscopie permet d'atteindre une résolution spatiale suffisante pour observer les parois de domaine. Les configurations expérimentales (échantillons et dispositif expérimental) permettent d'avoir accès à la fois à l'aimantation de surface maisaussi à l'ombre du fil projetée sur le substrat. Cette ombre contient l'information sur l'aimantation dans le volume, moyennée le long du chemin desrayons X dans le matériau. Cette configuration donne lieu à des contrastes magnétiques complexes. Nous avons donc développé un modèle permettant de simuler le contraste XMCD à partir de configurations micromagnétiques à l'équilibre. La comparaison entre les contrastes expérimentaux et les contrastes simulés donne lieu à un très bon accord quantitatif.De plus, les paramètres expérimentaux ont été étudiés afin d'obtenir le meilleur contraste réflétant au mieux la configuration micromagnétique de l'échantillon.La suite de ce travail consistera, notamment, à étudier la propagation de la paroi point de Bloch dans les nanofils. / The work performed during my thesis was based on magnetic domain walls in magnetic nanowires. We extended the phase diagram of domain walls already known to a geometry ranging from nanostrips to nanowires. The various types of domain wall and transition phase types are presented. We introduced new estimators based on physical known features, in order to better characterize domain walls magnetic configurations of domain walls and then to predict the type of domain wall according to the geometry.To validate our theoretical approach, we were interested in imaging these domain walls. We chose the X-ray Magnetic Circular Dichroism along with the PhotoEmission Electron Microscopy (XMCD PEEM). This microscopy method enables to reach spatial resolution required to observed domain wall configuration. The experimental conditions (sample and set up) enable to have access both the surface magnetization and also the shadow of the wire projected on to the substrate. This enable caries information about volume magnetization, averaged along the path of the X-ray through the wire. This experimental configuration gives rise to complex contrasts. Thus, we developped a model that enables to simulate the XMCD contrast from steady state micromagnetic configurations. Comparison between experimental and simulated contrasts gives rise to a good quantitative agreement. Moreover, experimental parameters were studied in order to get the best magnetic contrast, reflecting the true magnetic configuration of the sample.For the future, the work consists in the study of the domain wall propagation in nanowires, particularly the propagation of the Bloch point wall.

L'objectif de cette thèse a été d'étudier la dynamique de parois de domaines dans des couches minces magnétiques ayant anisotropie perpendiculaire, dans un empilement non-centrosymétrique. Dans ce type de système la compétition entre l'interaction d'échange de Heisenberg et un terme d'échange antisymétrique appelé interaction Dzyaloshinskii-Moriya interfaciale, favorise des textures magnétiques non colinéaires avec une chiralité définie, comme les parois de Néel chirales et les skyrmions. Dans ce travail nous nous sommes intéressés à la dynamique induite par un champ magnétique ou un courant électrique de parois Néel chirales dans une tricouches constituée d'une fine couche de cobalt déposée sur du platine, et recouverte par un oxyde.Nous avons démontré que la structure statique et la dynamique des parois est fortement impactée par la présence de la DMI. La DMI favorise une structure Néel avec une chiralité bien définie (plutôt que la structure de Bloch trouvé en général dans des systèmes symétriques). En comparant des parois dans Pt/Co/Pt (DMI=0) et Pt/Co/AlOx (DMI forte) nous avons montré que en la présence de DMI les parois de domaines peuvent être déplacées plus efficacement avec un champ magnétique. La stabilisation de la structure interne de la paroi par la DMI déplace le régime precessionnel à de plus hauts champs magnétiques et permet d'obtenir des vitesses importantes.En opposition à ce que prédisent les modèles 1D, nous montrons que en la présence de fort DMI la vitesse de paroi sature après le champ de Walker, et que la vitesse de saturation est proportionnelle au rapport entre la force de la DMI et l'aimantation à saturation (D/Ms). L'augmentation de la vitesse de saturation dans des systèmes avec faible Ms a été démontrée en comparant la dynamique de parois dans Pt/Co/GdOx et Pt/Co/Gd. Ceci implique aussi que en connaissant Ms, la mesure de la vitesse de saturation fournit une méthode originale pour quantifier l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya interfaciale, comme nous montrons dans ce travail. Cette méthode a été utilisée pour mesurer la DMI dans des tricouches Pt/Co/AlOx avec oxydation variable de l'interface supérieure du Co. Nous montrons que en plus de la forte DMI de l'interface Pt/Co, l'interaction Co/oxyde contribue avec une DMI du même signe, la force de laquelle dépend du dégrée d'oxydation de l'interface. Nous observons aussi que cette DMI est proportionnelle à l'anisotropie magnétique perpendiculaire, ce qui suggère que les deux effets ont une origine commune. Pour finir, nous avons montré des résultats préliminaires de dynamique de parois induite par champ et courant dans des systèmes ferrimagnétiques GdCo. Si d'une part près de la compensation les parois de domaines dans des tricouches Pt/GdCo/Ta peuvent être déplacées seulement avec des champs très forts, d'autre part le courant est très efficace et les courants de dépiégeage très faibles. Nous avons attribué cet effet à la dépendance en 1/Ms du couple de spin-orbite qui agit sur l'aimantation. / The aim of this thesis has been to study domain wall dynamics in magnetic thin films with perpendicular magnetic anisotropy embedded in a non centrosymmetric stack. In this kind of system the competition between the symmetric Heisenberg exchange and an antisymmetric exchange term, called the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI), favours non collinear magnetic textures with a fixed chirality, like chiral Néel domain walls and skyrmions. In this work we have been interested in the field and current-driven dynamics of chiral Néel walls in trilayer stacks, typically consisting of a thin Co film deposited on Pt and capped with an oxide.We have shown that the statics and dynamics of a domain wall (DW) is strongly affected by the DMI. The DMI favours Néel internal structure (rather than the Bloch structure usually found in symmetric systems) with a fixed chirality. By comparing DWs in Pt/Co/Pt (no DMI) and Pt/Co/AlOx (strong DMI), we have shown that in the presence of DMI, DWs can be moved more efficiently by a magnetic field. The stabilization of the internal DW structure by the DMI allows the precessional regime to be pushed to large magnetic fields and large velocities to be reached.Opposite to what is predicted by 1D models we show that in the presence of DMI, the DW velocity saturates after the Walker field, and that the saturation velocity is proportional to the ratio of the DMI strength and the saturation magnetization (D/Ms). The enhancement of the saturation velocity in systems with reduced Ms is shown by comparing DW dynamics in Pt/Co/GdOx and Pt/Co/Gd stacks. This also means that, knowing Ms, measuring the DW saturation velocity provides an original method to quantify the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction, as we show in this work.This method has been used to measure the DMI interaction in Pt/Co/AlOx trilayers in which the top Co interface presents a varying degree of oxidation. We show that besides the strong DMI at the Pt/Co interface, the Co/oxide interface also provides a DMI contribution of the same sign, whose strength depends on the degree of oxidation of the Co/AlOx interface. We also observe that this DMI scales with the perpendicular magnetic anisotropy, which suggest a common origin for the two effects. Finally we have shown preliminary results of field- and current-driven dynamics of DWs in a ferrimagnetic system (GdCo). While close to the compensation composition domain walls in Pt/GdCo/Ta trilayers can be moved to high velocities only by very high magnetic fields, the current driven dynamics is very efficient and depinning currents low. This effect is attributed to the 1/ Ms dependence of the spin-orbit torque acting on the DW magnetization.