Thèse en cotutelle entre l'Université Laval et l'Université Bourgogne Franche-Comté (UBFC), Besançon, France / L'émergence des fibres optiques multimatériaux présente un intérêt technologique considérable en photonique pour combiner les propriétés remarquables des verres avec celles d'autres matériaux tels que les métaux ou les polymères afin de former un système fibré tout intégré avec de multiples fonctionnalités. Parmi ces fibres hybrides, le développement de fibres combinant simultanément une fonction de propagation d'un signal optique et une fonction de transport électrique pourrait apporter une solution alternative intéressante dans de nombreux domaines tels que les télécommunications, la médecine ou la détection. Une fibre avec une architecture conjuguant des caractéristiques électriques et optiques dans une structure de guidage d'onde unique et étirée permettra de développer des fonctionnalités électro-optiques de manière indépendantes ou simultanées afin de modifier les propriétés de l'onde optique. Nous rapportons, ici, la conception de deux fibres hybrides verre-métal différentes : une première à base de verre de tellurite TeO₂ - ZnO - La₂O₃ et une deuxième à partir de verre de chalcogénure Ge - Se - Te avec une approche Rod-in-Tube et co-fibrage. Les verres de tellurite et les verres de chalcogénure ont été choisis pour leur large fenêtre de transmission dans le domaine de l'infrarouge moyen, leurs fortes propriétés d'optique non-linéaire et leur faible température de transition vitreuse (T[indice g]) compatible avec de nombreux métaux et polymères par rapport aux verres de silice. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés sur la qualité de l'interface verre-métal, la continuité des électrodes le long de la fibre et le développement de techniques afin de connecter les électrodes à un circuit électrique externe. De plus, des simulations par éléments finis ont également été réalisées afin de déterminer les meilleurs paramètres pour la fibre : tension appliquée, distances électrode-électrode et cœur-électrode. En effet, il est important de trouver un compromis entre une proximité des deux électrodes pour maximiser le champ électrique vu par le cœur de la fibre optique et une distance cœur-électrode suffisamment grande pour ne pas induire des pertes optiques supplémentaires. Enfin, nous avons également mis en place un montage pour mesurer l'effet Kerr électro-optique qui correspond à une rotation de la polarisation de la lumière induite par un matériau diélectrique transparent soumis à un champ électrique externe. La constante Kerr de chaque composition tellurite a été mesurée afin de comprendre son évolution en fonction de la concentration de chaque composé. / The emergence of multimaterials optical fibers is of tremendous technological interest in photonics to combine the remarkable properties of glasses with those of other materials such as metals or polymers in order to form a fully integrated fiber optical system with multiple functionalities. Among these hybrid fibers, the development of fibers combining both optical signal and simultaneous electrical transport function could bring alternative interesting solution in many fields such as telecommunications, medicine or sensing. The drawing of architectures merging electrical and optical features in a unique elongated wave-guiding structure will enable to develop electro-optical functionalities independently or simultaneously by modifying the optic wave properties. Here, we report the engineering of two different glass-metal hybrid fibers based on tellurite glasses (TeO₂ - ZnO - La₂O₃) then chalcogenide glasses (Ge - Se - Te) with a Rod-in-Tube and co-drawing approach. Tellurite glasses and chalcogenide glasses have been chosen for their wide transmission window in the mid-infrared range, their strong non-linear optical properties and their low glass transition temperature (T[subscript g]) compatible with many metals and polymers compared to silica glasses. In this PhD, we focused on the quality of the glass-metal interface, the continuity of the electrodes along the fiber and the development of techniques in order to connect the electrodes to an external electrical circuit. In addition, finite element simulations were also performed to determine the best parameters for the fiber: applied voltage, electrode-electrode and core-electrode distances. Indeed, it is important to find a compromise between a proximity of the two electrodes to maximize the electric field seen by the core of the optical fiber and a core-distance large enough to avoid inducing additional optical losses. Finally, we also implemented a setup to measure the electro-optical Kerr effect which corresponds to a light polarization rotation induced by a transparent dielectric material under an external field. The Kerr constant of each tellurite composition was measured in order to understand its evolution as a function of the concentration of each compound.

Avec la demande croissante en matière de consommation Internet, une nouvelle génération de systèmes de communication est présentement en cours de développement. L'une des caractéristiques de cette nouvelle génération est qu'elle exploite le multiplexage spatial afin d'augmenter la capacité et le niveau d'intégration des réseaux. Dans ce contexte, il est judicieux de s'intéresser à la place que pourrait occuper le multiplexage spatial dans la technologie de fibres amplificatrices. À court terme, le multiplexage spatial pourrait être utilisé conjointement avec le pompage par la gaine afin de diminuer la complexité et le nombre de composants dans les nœuds des réseaux de communication ayant de nombreux ports d'entrée et de sortie à amplifier à un même endroit, en permettant l'amplification simultanée des signaux présents dans plusieurs cœurs d'une même fibre optique et à partir d'une seule source de pompage. Cependant, avec le pompage par la gaine, la puissance pompe est répartie sur l'entièreté de la gaine, menant ainsi à une faible intensité lumineuse de la pompe, ce qui a pour effet d'accentuer les effets de saturation de l'amplification, les rendant ainsi moins compatibles avec les réseaux reconfigurables. Une application alternative pour le pompage par la gaine est l'amplification de signaux dans la bande L. En effet, il s'agit d'une application où les niveaux d'inversion de population d'ions d'erbium requis sont plus bas, ce qui est compatible avec la forte saturation propre au pompage par la gaine. Dans ce contexte, cette thèse vise à explorer l'intérêt du développement de fibres amplificatrices pompées par la gaine pour les réseaux de communication et à proposer des améliorations concrètes relatives à cette technologie. D'abord, le chapitre 1 vise à déterminer si, et sous quelles conditions, le co-dopage à l'erbium-ytterbium est préférable au dopage à l'erbium seul dans les fibres amplificatrices pompées par la gaine qui amplifient la bande C dans les réseaux de communication. Ce chapitre permet de conclure que le co-dopage à l'erbium-ytterbium est généralement uniquement préférable à l'erbium seul lorsque l'amplificateur doit être opéré en régime de forte saturation ou lorsque la région spectrale couverte par l'amplificateur ne s'étend pas en bas de 1535 nm. Ensuite, le chapitre 2 étudie l'impact de la géométrie de distribution des ions d'erbium sur le gain et la compression du gain dans une fibre amplificatrice pompée par la gaine. Plus spécifiquement, le dopage en anneau autour du cœur est comparé au dopage uniforme dans le cœur et à un profil de dopant qui couvrirait à la fois le cœur et une région périphérique du cœur afin de couvrir presque entièrement le mode fondamental. Ce chapitre permet de conclure que, parmi ces géométries, le dopage en anneau autour du cœur est celui qui permet de minimiser les effets de saturation. Puis, le chapitre 3 présente une nouvelle méthode de couplage latéral de la pompe dans la gaine, sans fusion et sans altération du signal, qui permet d'augmenter l'efficacité de couplage de la pompe significativement par rapport aux méthodes alternatives sans fusion. Les chapitres 4 à 6 présentent un processus d'optimisation ayant pour but d'utiliser les analyses et développements des chapitres 1 à 3 pour concevoir un amplificateur à fibre à cœurs multiples répondant de façon optimale aux spécifications requises pour un amplificateur s'insérant dans un nœud de réseau reconfigurable et couvrant la bande C. Le chapitre 4 présente la fabrication et la caractérisation de la première fibre amplificatrice à cœurs multiples utilisant une géométrie de distribution des ions actifs en anneau autour de chacun des cœurs. Ses performances s'avèrent être décevantes dû au taux élevé d'agrégats d'ions d'erbium et à la présence d'ASE dans la gaine. Dans le chapitre 5, un nouveau design de cœur est testé, en fabriquant une fibre amplificatrice à cœur unique, afin de corriger les deux principales lacunes de la fibre précédente. Dans le chapitre 6, le design présenté au chapitre 5 est réutilisé dans une seconde itération de fibre amplificatrice à cœurs multiples. Cette fibre est caractérisée en injectant de la puissance pompe dans la gaine et de la puissance signal simultanément dans tous les cœurs à l'aide d'un fan-in/fan-out pour mesurer le gain, le facteur de bruit ainsi que les variations de gain entre les cœurs. Le chapitre 7 explore une application alternative du pompage par la gaine en investiguant l'utilisation de couches concentriques hétérogènes de dopage à l'erbium seul et de co-dopage à l'erbium-ytterbium afin de maximiser l'efficacité de conversion de puissance dans les fibres amplificatrices pompées par la gaine et couvrant la bande L. Le chapitre 8 démontre qu'il est possible de recycler la puissance pompe résiduelle à la sortie d'une fibre amplificatrice multicœur pompée par la gaine en y inscrivant un réseau de Bragg intra-gaine. Cette méthode a l'avantage de ne pas nécessiter l'ajout de composants additionnels, à l'entrée et à la sortie, qui peuvent induire des pertes d'insertion. Finalement, le chapitre 9 est une discussion générale sur les progrès effectués dans le cadre de cette thèse ainsi que les défis qui restent à surmonter par rapport à l'utilisation des fibres amplificatrices pompées par la gaine dans les réseaux de communication.

Aujourd'hui, les grandes structures en bois sont rendues possibles grâce à la présence sur le marché de matériaux en bois d'ingénierie très développés. Généralement, tous ces matériaux structuraux et leurs constituants sont de forme rectangulaire, pleine et droite. Il est rare de rencontrer une géométrie périodique, comme la forme ondulée, chez ces matériaux à base de bois, alors que cette géométrie est très courante dans les structures métalliques et les matériaux composites avancés. La configuration ondulée est considérée comme un mécanisme de renforcement mécanique très efficace qui permet d'améliorer la capacité portante et la stabilité d'une structure plate mince. Ce mécanisme est mis en évidence dans ce projet de recherche qui vise à concevoir et développer un composite structural à base de panneaux corrugués à base de bois afin de favoriser l'utilisation de matériaux biosourcés dans la construction au Canada. armi les options de développement possibles, les produits Corrshield et Corrpack de l'entreprise Corruven constituent des matières premières de base permettant au présent projet la conception d'un nouveau matériau composite structural. Dans le premier volet de ce projet, les panneaux corrugués à base de bois ont été caractérisés mécaniquement. Cette caractérisation comprenait des essais de compression, de traction et de flexion dans le sens parallèle et perpendiculaire aux ondulations du panneau. La configuration ondulée permet de renforcer ces panneaux dans le sens de l'ondulation, à tel point que les propriétés mécaniques des panneaux ondulés dans le sens longitudinal sont clairement supérieures à celles dans le sens transversal. Par la suite, des applications structurelles potentielles du composite à base de ces panneaux ont été identifiées. Parmi ces applications structurelles qui pourraient être développées, les poutrelles en I avec une âme à base de panneaux corrugués semblent être l'option la plus prometteuse. L'idée est de fournir au concepteur une option supplémentaire aux poutrelles en I de bois qui existent actuellement sur le marché. La poutrelle développée possède une âme en panneaux corrugués capable de remplir le même rôle structurel que les âmes courantes de poutrelle en I de bois. Par conséquent, un cahier des charges a été établi pour une poutrelle avec âme à base de panneaux corrugués ayant une fonction structurelle, sur la base des spécifications des poutrelles en I de bois. Dans un second volet de ce projet, deux modèles de poutrelle avec des configurations d'âme différentes ont été sélectionnés. Le premier modèle consiste en une poutrelle en I dont l'âme est constituée d'un seul panneau corrugué placé verticalement. Le second est une poutrelle en I dont l'âme est constituée d'un double panneau corrugué placé verticalement en nid d'abeille. Les poutrelles développées ont été fabriquées et caractérisées par des essais de flexion afin de déterminer leurs propriétés mécaniques. Les résultats ont montré que la capacité de cisaillement d'une poutrelle avec une âme ondulée à un seul panneau n'est que de 45 %, tandis qu'une poutrelle avec une âme ondulée à double panneau offre 87 % de la capacité de cisaillement des poutrelles en I de bois avec âme en OSB. Dans un troisième volet de ce projet, une étude numérique a été appliquée sur des poutrelles en I avec âme ondulée dans l'essai de flexion en utilisant le logiciel Abaqus. Cette approche numérique a permis d'étudier la sensibilité du modèle d'essai de la poutrelle aux propriétés élastiques de l'âme ondulée. Les résultats montrent que le module de cisaillement dans le plan est la propriété élastique la plus significative dans le comportement de la poutrelle et est estimé à 1300 MPa, afin de reproduire le même comportement de la poutrelle à âme ondulée que celui testé expérimentalement. Cette approche numérique a également permis de déterminer le mode de rupture en cisaillement de l'âme ondulée. Ce mode de rupture se manifeste par un flambage interactif, suivi de la création de lignes de tension diagonales. / Today, large wood structures are made possible by the presence on the market of highly developed engineered wood materials. Typically, all these structural materials and their components are rectangular, full, and straight. It is rare to find a periodic geometry such as the corrugated shape in these wood-based materials, whereas this geometry is very common in metal structures and advanced composite materials. The corrugated configuration is considered a highly effective mechanical reinforcement mechanism for improving the capacity and stability of a thin, flat structure. This mechanism is highlighted in this research project, which aims to design and develop a structural composite based on corrugated wood-based panels to promote the use of biobased materials in construction in Canada. Among the possible development options, Corruven's Corrshield and Corrpack products are the basic raw materials for the design of a new structural composite material. In the first chapter of this project, corrugated wood-based panels were mechanically characterized. This included compression, tensile and bending tests in directions parallel and perpendicular to the corrugations. The corrugated configuration allows these panels to be strengthened in the direction of the corrugation, to such an extent that the mechanical properties of corrugated panels in the longitudinal direction are clearly superior to those in the transverse direction. Subsequently, potential structural applications for the composite based on these panels were identified. Among the structural applications that could be developed, I-joists with corrugated panel web appear to be the most promising option. The idea is to offer designers an additional option to the wood I-joists currently on the market. The joist developed has a corrugated panel web capable of fulfilling the same structural role as the current wooden I-joist webs. Consequently, specifications were drawn up for a joist with a corrugated panel web with a structural function, based on the specifications for wooden I-joists. In the second chapter of the project, two joist models with different web configurations were selected. The first is an I-joist with a single vertically placed corrugated panel web. The second is an I-joist with a double corrugated panel placed vertically in a honeycomb web. The I-joists developed were fabricated and characterized by bending tests to determine their mechanical properties. The results showed that the shear capacity of a joist with a single-panel corrugated web is only 45 %, while a joist with a double-panel corrugated web offers 87 % of the shear capacity of wood I-joists with OSB web. In the third chapter of this project, a numerical study was carried out on I-joists with corrugated web in the bending test, using Abaqus software. This numerical approach made it possible to study the sensitivity of the joist test model to the elastic properties of the corrugated web. The results show that the in-plane shear modulus is the most significant elastic property in the behavior of the joist and is estimated at 1300 MPa, to reproduce the same behavior of the corrugated web joists as experimentally tested. This numerical approach also enabled us to determine the mode of shear failure of the corrugated web. This mode of failure manifests itself as interactive buckling, followed by the creation of diagonal tension lines.

Le but de ce travail de recherche est d'étudier l'effet de fibres de polypropylène et de fibres métalliques sur le comportement du béton soumis à une température élevée. D'une part, les fibres de polypropylène ont été ajoutées au béton pour améliorer sa stabilité thermique, et d'autre part les fibres métalliques ont été ajoutées au béton pour améliorer ses propriétés mécaniques résiduelles. De nouvelles formulations de béton ont ensuite été définies, en utilisant un cocktail de fibres de polypropylène et métalliques, afin d'améliorer à la fois la stabilité thermique et les propriétés mécaniques résiduelles du béton. Quatre familles de bétons ont été étudiées : - bétons témoins sans fibres, - bétons contenant des fibres de polypropylène, - bétons contenant des fibres métalliques, et – bétons contenant un cocktail de fibres de polypropylène et métalliques. Trois rapports eau/ciment sont utilisés : 0.30, 0.45 et 0.61. Les éprouvettes de béton, issues de ces compositions, ont été soumises à des cycles de chauffage – refroidissement de la température ambiante à une température de consigne de 150°C, 300°C, 450°C et 600 °C. La vitesse de chauffage a été fixée à 1 °C.min-1. Les teneurs en fibres étaient de 0.11, 0.17 ou 0.22 % en proportion volumique pour les fibres de polypropylène et de 0.25, 0.38 ou 0.51 % pour les fibres métalliques. Les proportions volumiques de cocktail de fibres étaient de 0.49, 0.60, 0.62 et 0.73%. La stabilité thermique, les propriétés mécaniques (résistance en compression, résistance en traction, module d'élasticité), la porosité initiale et résiduelle des bétons formulés ont été analysées. La perte de masse des éprouvettes lors des différents chauffages a été aussi mesurée.Cette étude expérimentale aboutit à la formulation de bétons dont à la fois la stabilité à haute température et le comportement mécanique après refroidissement sont améliorés. / The aim of this study was to investigate the effect of polypropylene and steel fibres on the behaviour of concrete subjected to high temperature. Polypropylene fibres were added to the studied concrete mixes in order to improve the concrete thermal stability. Steel fibres were added to the studied concrete mixes in order to improve the concrete residual mechanical properties. News concretes mixes were then designed by adding a cocktail of polypropylene fibres and steel fibres in order to improve both the thermal stability and the residual mechanical properties of the studied concrete. Four groups of concrete mixes were studied: - concretes without fibres, - concretes with polypropylene fibres, - concretes with steel fibres, and - concretes with a cocktail of polypropylene and steel fibres. Three water/cement ratios were used: 0.30, 0.45 and 0.61. The concrete specimens were subjected to various heating – cooling cycles from the room temperature to 150°C, 300°C, 450°C and 600 °C. The heating rate was fixed at 1 °C.min-1. The amounts of fibres in the concrete were 0.11%, 0.17% or 0.22% in volume for polypropylene fibres and 0.25%, 0.38% or 0.51% in volume for steel fibres. The amounts of fibres in concrete with a cocktail of polypropylene and steel fibres were 0.49, 0.60, 0.62 and 0.73%, in volume. The thermal stability, the initial and residual mechanical properties (compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity), the porosity and the mass loss of the studied concrete mixes were investigated.This experimental study shows a way to design a concrete mix in order to improve both the thermal stability and the residual mechanical properties.

Un poteau en BHP présente une déformation axiale qui est tributaire du pourcentage d'armature transversale. Plus ce pourcentage est élevé, plus le gain de déformation l'est aussi. À contrario, ce pourcentage élevé d'armature transversale conduit à la création d'un plan de rupture entre l'enrobage et le noyau de béton. Le béton de l'enrobage devient alors un point faible dans le comportement de l'ensemble de la membrure. Ce dernier éclate lorsque survient la charge maximale dans le béton. Or, en éclatant, il transfert une énergie non souhaitée au noyau du béton confiné qui est endommagé prématurément. Le contrôle de ce transfert d'énergie accumulée lors du chargement peut être effectué par l'ajout de la fibre dans la matrice de béton. À ce jour, aucun code de design ne prend en compte la présence de la fibre dans la matrice de béton en ce qui a trait à son apport structural. Une série d'essais de compression axiale a été effectuée sur 20 spécimens cylindriques de grande taille (1400 x 300 mm) fabriqués avec du béton à haute performance comportant des fibres. Deux types de fibres ont été ajoutés à la matrice du béton : synthétique et métallique. Les fibres métalliques étaient de type ondulé alors que les fibres synthétiques avaient la particularité de s'effilocher lors du malaxage. Le béton, de type semi autoplaçant avait une résistance spécifique de 50 et 80 MPa. Le pas de spire pour chacune des deux résistances spécifiques était de 50 et 100 mm. Le volume de fibres variait de 0,0% à 1,0% avec un pas de 0,50%. La hauteur de mesure de la déformation axiale des poteaux était de 800 mm. Les résultats montrent que la présence des fibres influençait positivement la ductilité et la ténacité des spécimens. L'éclatement du recouvrement à la charge maximale était empêché dans le cas des fibres synthétiques, pour un volume de 0,5% alors que dans le cas des fibres métalliques, un volume 1,0% dans un béton de résistance supérieure était nécessaire pour maintenir en place le recouvrement. À cette observation il faudrait ajouter le fait qu'il existe un pas de spirale adéquat pour rendre efficace la fibre dans la matrice de béton. Ce pas de spirale se situerait entre 50 et 100mm pour ce qui est des fibres synthétiques dans un béton de 50 MPa et inférieur à 50 dans le cas d'un béton de 80MPa. Dans le cas de la fibre métallique, d'après l'analyse qui a été faite, l'espacement adéquate est de 50 mm pour un béton de 50 MPa, alors que pour un béton de 80 MPa, la distance qui semble donner des résultats intéressants reste un pas de spire de 100 mm. Ceci peut être expliqué par le module de l'acier combiné à celui du béton à haute performance qui avant la charge maximale offre une déformation post-pic significative. D'autre part, à l'issue d'une revue des différents modèles de confinement des poteaux en béton ordinaire et en béton à haute performance comportant ou non de fibres depuis 1928 année de publication des travaux de Richart et Brandtzarg [1928], l'auteur a comparé ses résultats avec l'un des modèles développé par Eid et Paultre [2008]. Cette comparaison montre que les courbes prédites avec le modèle suivent assez bien les courbes issues des essais de compression, et ce particulièrement dans la partie ascendante de la courbe. On note toutefois qu'après l'atteinte de la charge maximale, la partie descendante de la courbe expérimentale ne colle pas nécessairement à la courbe des essais. L'auteur note que le fait que cette partie descendante ne colle pas aux résultats d'essais serait probablement lié à la répartition très aléatoire des fibres dans la matrice du béton. En effet, le tracé de cette partie de la courbe est fortement tributaire de la contrainte dans l'acier de confinement or cette contrainte dans l'acier ne peut se développer au maximum que si le béton confiné est sollicité de la même manière dans son ensemble. Par ailleurs, l'auteur suggère que la méthode de calcul de la répartition de la fibre dans la matrice de béton soit revue et sujette à des recherches supplémentaires.

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L'imagerie haute résolution a atteint une grande maturité ces dernières années et donne lieu aujourd'hui à de nombreuses publications scientifiques. Deux techniques sont utilisées : l'optique adaptative et la synthèse d'ouverture. Cette dernière technique est au point pour des bases de l'ordre de la centaine de mètres. Mais de nouvelles avancées sont encore possibles notamment en se tournant vers des instruments à très grandes bases et/ou utilisant de nouveaux guides optiques. Par ailleurs, le domaine de l'astronomie imposant de travailler avec de larges bandes spectrales pour collecter plus de lumière, la mise au point d'interféromètres large bande se révèle indispensable. Ce manuscrit présente le développement d'instruments fibrés et leur caractérisation sur de larges domaines spectraux.<br />Après une première partie consacrée à quelques rappels théoriques, le deuxième volet de ce document est consacré à l'étude des fibres optiques en silice pour le projet `OHANA. Ce projet, piloté par l'Observatoire de Meudon, vise à relier de manière cohérente les télescopes du Mauna Kea à Hawaii à l'aide des fibres optiques. La dispersion chromatique différentielle des fibres destinées à relier le CFHT et Gemini, d'une longueur de 300 m, a été caractérisée ce qui a permis de la minimiser. Une étude de l'évolution de cette dispersion a également été menée en tenant compte des variations différentielles de température. Des solutions utilisant une ligne à retard fibrée ou des lames de CaF2 ont été proposées et réalisées pour compenser la dispersion supplémentaire occasionnée par ces variations des contraintes thermiques. La troisième partie est dédiée à l'étude des propriétés des fibres à cristaux photoniques (PCFs) pour l'interférométrie large bande. Deux interféromètres respectivement à deux et trois voies ont été mis en oeuvre dans le but de tester les propriétés des PCFs. Il a été montré que les fibres microstructurées utilisées avaient la capacité de propager la lumière de façon cohérente sur une très large bande spectrale, allant typiquement de 670 nm et 1550 nm, ce qui n'est pas possible en utilisant des fibres en silice " conventionnelles ". Enfin, des mesures de clôture de phase ont été réalisées et font apparaître que ces PCFs n'apportent pas de biais sur ces mesures.

La technologie des fibres optiques monomodes semble aujourd'hui atteindre ses limites fondamentales en termes de débits. Il devient donc nécessaire de proposer une rupture technologique qui permettra, dans un futur proche, de répondre aux besoins toujours croissants des utilisateurs. La technologie de multiplexage spatial a été étudiée de manière intensive depuis 2011 et elle semble être une approche susceptible de répondre au problème posé. Néanmoins, pour que cette approche soit viable technologiquement, il est nécessaire de développer et/ou de revisiter les technologies des différents composants qui constituent la ligne de transmission. Le but de cette thèse consiste à démontrer, grâce à une approche associant théorie et expérience, la possibilité de réaliser des répéteurs optiques adaptés à cette technologie émergente, et plus particulièrement au cas du multiplexage modal de l'information dans des fibres légèrement multimodes. Nous nous sommes intéressés à l'élaboration d'amplificateurs à fibres dopées Erbium permettant l'obtention d'un gain égalisé sur les différents canaux de télécommunication utilisés, à savoir les modes et les longueurs d'onde. Pour cela, nous avons proposé une optimisation de la distribution transverse du dopant (Erbium), associée à un schéma de pompage simple de la fibre active. Deux géométries de fibres ont été étudiées : fibres à symétrie cylindrique (réalisées par procédé de fabrication conventionnel), et fibres à coeur micro-structuré. Nous démontrons qu'il est possible d'obtenir un gain élevé et égalisé sur l'ensemble des canaux, tout en conservant une efficacité énergétique satisfaisante du composant. / The current single mode fiber-based technology seems to reach its fundamental limits in terms of data rate. Thus, new disruptive technologies are required in order to meet the continuously increasing demand for data traffic. Since 2011, Space Division Multiplexing (SDM) has been intensively investigated and seems to be a potential approach to further increase the bandwidth and overcome the capacity crunch. Nevertheless, to make this technology viable, the technologies of the different components of the telecommunication line have to be developed or revisited. The aim of this thesis is to show the possibility of realizing optical repeaters especially designed for this new multiplexing technology, thanks to numerical and experimental results. More specifically, we focus our attention on the design and the characterization of few-mode erbium doped fiber amplifiers enabling gain equalization over the different communication channels used for the transmission, in the case of Mode Division Multiplexing (MDM). For this purpose, we propose an optimization of the transverse erbium distribution into the fiber core, associated with a simple pumping scheme. Two fiber designs have been investigated: fibers with cylindrical geometry (realized with standart fabrication process), and micro-structured-core fibers. Finaly, we demonstrate the possibility of obtaining high and flat gain over the different channels, while conserving a satifying energy efficiency.

Cette thèse est consacrée à l’étude des comportements de propagation de solitons et des ondes dispersives dans les fibres optiques microstructurées avec un profil de dispersion variable. Le premier chapitre présente les propriétés générales de guidage, introduit les processus linéaires et non-linéaires dans lesquels les solitons et les ondes dispersives sont mis en jeu. Les étapes de fabrication des fibres optiques microstructurées sont décrites. Le deuxième chapitre est dédié à l’étude de la dynamique d’émissions de multiples ondes dispersives et de cascades d’ondes dispersives dans des fibres dont le zéro de dispersion évolue sinusoïdalement. Le troisième chapitre porte sur la transformation d’une onde dispersive en un soliton fondamental lorsqu’elle se situe en régime de dispersion anormale. Dans le dernier chapitre, un contrôle simultané de la longueur d’onde et de la durée des solitons ultra-courts est démontré sur une large gamme de paramètres grâce à l’utilisation de fibres optiques topographiques spécialement conçues à cet effet. / This thesis concerns the study of the propagation of solitons and dispersive waves in optical fibers with tailored longitudinal profiles. The first chapter presents the general guiding properties of an optical fiber, introduces the main linear and non-linear process involved in solitons and dispersive waves propagation and describes the fabrication process of microstructured optical fibers. The second chapter explores the emission dynamics of cascaded resonant radiations and multiple resonant radiations in a fiber with an oscillating zero-dispersion wavelength. The third chapter deals with the transformation of a dispersive wave into a fundamental soliton when its location is in the anomalous dispersion region. Finally, in the fourth chapter, simultaneoulsy control of the wavelength and duration of ultrashort soliton is demonstrated through the use of specially designed topographic fibers.