Floquet’s theorem, a temporal analogue of Bloch’s theorem, is used for studying a time-dependent potential. With applications in cold atoms on optical lattices, quantum dots and more, there is a growing interest in Floquet engineering exotic materials and phases. By solving the time-dependent Schrödinger equation scattering amplitudes are derived from which the transmission spectrum are generated. The driving field induces Floquet sidebands into which the particle can inelastically scatter. Fano resonances are observed when the incoming particle and a bound state of the staticpotential differ by some energy quanta. This process is mediated by the driving field. The scattering matrix and transmission spectra are reproduced from previous work on electron gas, graphene, and a semi-metal admitting a point of quadratic band touching (QBT). The QBT system is extended with linear tilting along the potential, which proves to be another good quantum number for tunable control.

Light interaction with matter has long been an area of interest throughout history, spanning many fields of study. In recent decades, the investigation of light-matter interactions with nanostructures has become an intense area of research in the field of photonics. Metallic nanostructures, in particular, are of interest due to the interesting properties that arise when interacting with light. The properties are a result of the excitation of surface plasmons which are the collective oscillation of the conduction electrons in the metal. Since the conduction electrons can be thought of as harmonic oscillators, they are quantized in a similar fashion. Just as a photon is a quantum of oscillations of an electromagnetic field, the plasmon is a quantum of electron oscillations of a metal. There are three types of plasmons: 1. Bulk plasmons, also called volume plasmons, are longitudinal density fluctuations which propagate through a bulk metal with an eigenfrequency of �� called the plasma frequency. 2. Localized surface plasmons are non-propagating excitations of the conduction electrons of a metallic nanoparticle coupled to an electromagnetic field. 3. Surface plasmon polaritons are evanescent, dispersive propagating electromagnetic waves formed by a coupled state between a photon and the excitation of the surface plasmons. They propagate along the surface of a metal-dielectric interface with a broad spectrum of eigenfrequencies from � = 0 to � = ��⁄√2. iv Plasmonics is a subfield of photonics which focuses on the study of surface plasmons and the optical properties that result from light interacting with metal films and nanostructures on the deep subwavelength scale. In this thesis, plasmonic nanostructures are investigated for optical waveguides and other nanophotonic applications through computational simulations primarily base on electrodynamic theory. The theory was formulated by several key figures and established by James Clerk Maxwell after he published a set of relations which describe all classical electromagnetic phenomena, known as Maxwell’s equations. Using methods based on Maxwell’s equations, the optical properties of metallic nanostructures utilizing surface plasmons is explored. In Chapter 3, light propagation of bright and dark modes of a partially and fully illuminated silver nanorod is investigated for waveguide applications. Then, the origin of the Fano resonance line shape in the scattering spectra of a silver nanorod is investigated. Next, in Chapter 4, the reflection and transmission of a multilayer silver film is simulated to observe the effects of varying the dielectric media between the layers on light propagation. Building on the multilayer film work, metal-insulator-metal waveguides are explored by perforating holes in the bottom layer of a two layer a silver film to investigate the limits of subwavelength light trapping, confinement, and propagation. Lastly, in Chapter 5, the effect of surface plasmons on the propagation direction of electromagnetic wave around a spherical silver nanoparticle which shows an effective negative index of refraction is examined. In addition, light manipulation using a film of silver prisms with an effective negative index of refraction is also investigated. The silver prisms demonstrate v polarization selective propagation for waveguide and optical filter applications. These studies provide insight into plasmonic mechanisms utilized to overcome the diffraction limit of light. Through better understanding of how to manipulating light with plasmonic nanostructures, further advancements in nanophotonic technologies for applications such as extremely subwavelength waveguides, sensitive optical detection, optical filters, polarizers, beam splitters, optical data storage devices, high speed data transmission, and integrated subwavelength photonic circuits can be achieved.

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Cette thèse comporte deux parties: - Dans la première partie, nous traitons d'abord une version kahlérienne du célèbre théorème d'extension d'Ohsawa-Takegoshi, puis, un problème de prolongement des courants positifs fermés. Notre motivation provient de la conjecture de Siu sur l'invariance des plurigenres dans le cas d'une famille kahlérienne. En effet, dans la preuve du célèbre théorème d'invariance des plurigenres de Siu, le théorème d'extension d'Ohsawa-Takegoshi joue un rôle important. Il est donc naturel de penser que la preuve de la conjecture fera également intervenir un théorème d'extension de type Ohsawa-Takegoshi dans le cas kahlérien. Suite aux difficultés techniques qui proviennent de la régularisation des fonctions quasi-psh sur les variétés kahlériennes compactes, nous obtenons seulement deux cas particuliers du résultat espéré. Pour ce qui est du prolongement des courants positifs fermés, notre résultat est un cas particulier de la conjecture qui prédit que tout courant positif fermé défini sur le fibré central d'une classe de cohomologie kahlérienne tordue par la classe de Chern du fibré canonique admet un prolongement. - Dans la deuxième partie, nous nous intéressons à l'unicité des solutions des équations de type Monge-Ampère généralisées. Il s'agit d'une généralisation d'un théorème de Bando-Mabuchi concernant les métriques de Kahler-Einstein sur les variétés de Fano. Nous suivons la méthode introduite par Berndtsson et généralisons son résultat en travaillant avec un courant positif fermé à la place d'une paire klt dans son contexte. Les propriétés de convexité des métriques de Bergman jouent un rôle important dans cette partie / This thesis consists in two parts: -In the first part, we first deal with a Kahler version of the famous Ohsawa-Takegoshi extension theorem; then, a problem of extending the closed positive currents. Our motivation comes from the Siu's conjecture on the invariance of plurigenera over a Kahler family. Indeed, in the proof of his famous theorem, the Ohsawa-Takegoshi theorem plays an important role. It is, therefore, natural to think that the proof for the conjecture involves an extension theorem of Ohsawa-Takegoshi type in the Kahler case. Because of the technical difficulties coming from the regularization process of quasi-psh functions over the compact Kahler manifolds, we only obtain two special cases of the hoped result. As for the extension of closed positive currents, our result is a special case of the conjecture which predicts that every closed positive current defined over the central fiber in a Kahler cohomology class twisted by the first Chern class of the canonical bundle admits an extension. -In the second part, we are interested in the uniqueness of the solutions of the equations of generalized Monge-Ampère type, a generalized Bando-Mabuchi theorem concerning the Kahler-Einstein metrics over Fano manifolds. We follow the method introduced by Berndtsson and generalize his result by working with a closed positive current in place of a klt pair in his context. The properties of the convexity of the Bergman metrics play an important role in this part

Ce manuscrit s'inscrit dans le contexte du contrôle de la propagation des plasmons de surface. A cet effet, des nanostructures diélectriques et métalliques ont été conçues et caractérisées par microscopie à champ de fuite dans les espaces réels et réciproques. La manipulation des plasmons de surface à l'aide de lentilles diélectriques et d' éléments à gradient d'indice est présentée, et la réfraction négative, la direction et l'auto-collimation des plasmons de surface dans des cristaux plasmoniques à une ou deux dimensions sont démontrées. Ces résultats ont été utilisés pour le guidage de nanoparticules à l'aide de forces optiques, ainsi que pour deux méthodes permettant de renforcer le facteur de mérite de sondes plasmoniques de variation d'indice de réfraction, basées l' une sur les résonances de Fano naturelles de la microscopie à champ de fuite, et pour la seconde sur les structures des bandes plasmoniques anisotropes. / In this thesis devices for controlling the flow of surface plasmon polaritons are described. Dielectric and metallic nanostructures were designed for this purpose, and characterized by leakage radiation microscopy in real and in reciprocal spaces. Manipulation of surface plasmons by dielectric lenses and gradient index elements is presented, and negative refraction, steering and self-collimation of surface plasmons in one- and two-dimensional plasmonic crystals is demonstrated. The achieved degree of control was applied for routing of nanoparticles by optical forces, as well as for two methods of enhancing the figures of merit of plasmonic refractive index sensors, based on the one hand on Fano resonances natural to leakage radiation microscopy, and on the other hand on anisotropie plasmonic bandstructures.

Cette thèse porte sur des problèmes d'estimation dans des modèles à variables cachées. Le Chapitre 1 est consacré à l'étude d'un modèle de Markov caché où la chaîne de Markov, non-nécessairement stationnaire, est supposée à valeurs dans un espace d'états compact et les observations dans un espace métrique séparable complet. La loi de la chaîne cachée ainsi que la loi conditionnelle dépendent d'un paramètre. Nous prouvons que l'estimateur du maximum de vraisemblance du paramètre est consistant, asymptotiquement normal et efficace. Le Chapitre 2 porte sur l'étude du modèle de convolution. Les observations sont issues d'un signal composé de variables aléatoires i.i.d. de densité inconnue g et d'un bruit blanc Gaussien centré de variance inconnue \sigma. Nous montrons que la non-connaissance de \sigma dégrade nettement la vitesse d'estimation de g : dans la plupart des cas ``réguliers'' cette vitesse est toujours plus lente que (log n)^(-1/2). Nous proposons alors un estimateur de \sigma qui est presque minimax lorsque g possède un support inclus dans un compact fixé. Nous construisons également un estimateur consistant universel de \sigma (i.e. sans contrainte sur g autre que celle d'identifiabilité du modèle). Dans le Chapitre 3, nous considérons ce même modèle de convolution mais lorsque le bruit possède une variance connue (fixée égale à 1) et nous nous intéressons aux propriétés d'estimation de fonctionnelles linéaires intégrales de de la forme \int f(x)\Phi_1(y-x) g(x)dx où \Phi_1 désigne la densité du bruit et f est une fonction connue. Nous étendons les résultats de Taupin dans le cas où la fonction f est soit une fonction polynomiale, soit un polynôme trigonométrique, en établissant des minorations du risque quadratique ponctuel et du risque par rapport à la norme infinie, ainsi que des majorations et minorations du risque par rapport à la norme p (1 \geq p <\infty). Nous montrons que l'estimateur proposé par Taupin atteint les vitesses optimales dans le cas où f est un polynôme et est presque minimax dans le cas où f est un polynôme trigonométrique, avec une perte pour le risque quadratique et pour le risque en norme infinie.

Le travail présenté ici repose sur l'étude de cristaux photoniques bidimensionnels et sur la mise en place des outils théoriques correspondants. La spécificité de notre travail repose sur deux aspects. Premièrement, nous avons eu recours à un programme général d'étude de multicouches, éventuellement rugueuses ou percées de trous, reposant sur une méthode de modes couplés et l'utilisation du formalisme de la matrice S. A partir de ce programme, nous avons cherché à obtenir un certain nombre de paramètres pertinents dans l'étude des systèmes optiques. Ces paramètres correspondent au calcul des coefficients de transmission et réflexion, dont on peut déduire les pertes en énergie. De plus, nous avons développé le calcul de cartes du champ proche et du champ dans le volume du système étudié, avec la possibilité, dans le cadre d'un problème de diffraction, de sélectionner certains ordres et certaines polarisations particulières. On peut y ajouter également la détermination, par l'étude directe des propriétés de la matrice S (entre autre de ses pôles), des modes propres du système étudié. Deuxièmement, le début de ce travail a coïncidé avec la publication en 1998 de résultats concernant l'étude expérimentale de cristaux photoniques bidimensionnels constitués d'une couche métallique percée de trous sublongueurs d'onde répartis selon un réseau à deux dimensions et déposée sur un substrat diélectrique. Aussi, nous avons tourné l'essentiel de notre travail vers l'analyse de ces expériences. Nous avons montré que, dans le cadre de ces expériences, la notion de modes propres associés à un système donné revêt un intérêt crucial. Plus particulièrement, nous avons soulevé l'importance de l'analyse des anomalies de Wood résonantes dans l'interprétation de ces expériences.

Cette thèse se compose de deux parties. La première partie présente l'étude de la réalisation d'une lentille à atomes utilisant l'interaction dipolaire. Une étude théorique propose plusieurs séquences expérimentales possibles permettant la réalisation d'une lentille achromatique avec un grandissement contrôlable. Des tentatives de réalisation ont mis en évidence des pertes d'atomes induites par le laser utilisé. Le processus de photoassociation, fortement probable dans les conditions de l'expérience, est le responsable de ces pertes. La deuxième partie de cette thèse relate donc de l'enregistrement des spectres de photoassociation. L'analyse des spectres obtenus a été effectuée par la méthode des graphes de Lu-Fano, méthode souvent utilisée pour l'étude des séries de Rydberg. Appliqué aux trois séries vibrationnelles observées, la méthode a montré que la formule de LeRoy-Bernstein, établie pour décrire des niveaux vibrationnels situés dans la zone asymptotique du puits de potentiel moléculaire, doit être améliorée. Les deux améliorations proposées consistent à prendre en compte la région courte portée du puits de potentiel ainsi que le deuxième terme du développement multipolaire. Pour une troisième série, le graphe de Lu-Fano a mis en évidence un couplage dû à l'interaction spin-orbite et l'interaction spin-spin entre deux séries vibrationnelles. Le graphe a permis la caractérisation quantitative de ce couplage.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de l'électronique de spin. Dans une première partie, nous nous intéressons à l'effet Kondo induit par un atome 3d sur une surface ferromagnétique étudié en spectroscopie à effet tunnel. Nous montrons que la signature spectroscopique observée au-dessus d'atomes uniques de Co adsorbés sur des plots de fer auto-organisés sur une surface d'Au(111) peut se dédoubler sous l'effet du couplage avec les îlots. Un modèle de résonance Fano à deux niveaux en interaction avec un continuum permet d'ajuster les spectres tunnel et d'extraire la température Kondo et le champ magnétique qui induirait le dédoublement s'il s'agissait d'un effet Zeeman. Ce champ de plusieurs dizaines de Teslas est compatible avec la valeur connue du champ d'échange à la surface du fer. Des atomes bistables entre deux sites adjacents ont été observés, montrant de façon réversible un spectre dédoublé ou non. Dans une seconde partie, nous nous intéressons à la polarisation de spin de la densité d'états de molécules uniques de C60 adsorbées sur une surface de Cr(001) observée en microscopie à effet tunnel résolue en spin. Les cartes de conductance différentielle et les spectres tunnel locaux montrent une magnétorésistance tunnel au-dessus des molécules. Des simulations liaisons fortes et ab initio ont permis d'identifier l'état moléculaire impliqué et de montrer que le substrat induit une levée de dégénérescence dépendant du spin. La magnétorésistance mesurée change de signe en fonction de la tension tunnel et atteint plusieurs dizaines de pourcents à des tensions de plusieurs centaines de mV.