Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le principal objectif de ce travail est d'étudier les propriétés multi-longueurs d'onde d'un échantillon de galaxies pour mieux comprendre leur formation et leur évolution. J'ai utilisé les observations du Herschel en complément de données multi-longueurs d'onde dans le champ. J'ai réalisé une extraction des sources ponctuelles. Des catalogues de sources ont été générés en utilisant la méthode de l'ajustement de PSF. J'ai utilisé des catalogues SPIRE pour rechercher des candidats de galaxies SMG subissant les effets d'une lentille gravitationnelle. J'ai identifié 6 sources dans la liste principale et 55 sources dans une liste supplémentaire. En utilisant des ajustements de SEDs, j'ai ensuite estimé la distribution de redshifts de ces sources, et avons ensuite mené une analyse pour contraindre les propriétés des poussières. J'ai trouvé qu'il est très probable que ces sources soient des systèmes lensés. Mentionnons que parmi nos candidates, j'ai découvert une source rouge unique dont la SED en infrarouge lointain croît et qui semble être une galaxie sub-mm (SMG) fortement lensée à haut redshift. Ce genre de sources est rare et la plupart sont découvertes par hasard. J'ai soumis des propositions photométriques et spectroscopiques pour mesurer le redshift de cette source, en utilisant des observations continues avec IRAM-Nika2, NOEMA et SMA et des observations spectroscopiques avec le télescope de 30m de l'IRAM, NOEMA et GEMINI-nord. Les observations ont permis de mesurer le redshift de la lentille et de la galaxie lensée. Une autre observation sera exécutée avant la fin de l'année. Les résultats sont très prometteurs mais j'ai encore besoin de plus de données. / The main aim of this work is to study the multi-wavelength properties of a sample of galaxies to better understand their formation and evolution. I used the new observations from GALEX and \textit{Herschel} in combination with multi-wavelength data available in the field. I made point source catalogs extracted from the observations of GALEX, and \textit{Herschel} SPIRE and PACS bands using the method of the PSF fitting. Then I used Monte Carlo simulations to quantify the quality of the photometry process and the catalogs.Then I used SPIRE catalogs to search for candidate gravitationally lensed SMGs at high redshift. I identified 6 sources sources in a main list, and 55 sources in a supplementary list. Using SED fitting, performed with CIGALE code, I estimated the redshift distributions of these sources, and constrained their dust properties. I found that, it is very likely that we have gravitationally lensing systems. It should be mentioned that within our candidates we have discovered a unique red source with a rising Far-IR SED, which appears to be a strongly lensed submillimeter galaxies at z~5.2. This kind of sources are quite rare on the sky and are serendipitously discovered. I proposed some followup photometric and spectroscopy observation to measure the redshift of this sources, using for instance continuum observations with IRAM-Nika2, NOEMA, and SMA, and spectroscopic observation with IRAM 30m telescope, NOEMA, and GEMINI-North. The GEMINI-North observations succeeded in measuring the redshifts of the lens and of the lensed galaxy. One more will be executed at the end of this year. The results is quite promising, but more data are needed.

Les cristaux phononiques et métamatériaux acoustiques sont des matériaux structurés artificiels qui fournissent un moyen prometteur pour manipuler les ondes acoustiques avec de nombreuses applications potentielles nouvelles. Après une introduction à l'état de l'art, le chapitre 2 propose des multicouches actives à base de structures piézoélectriques résonnantes. Leur transmission et leurs propriétés effectives peuvent être contrôlées activement en changeant les conditions électriques. Le chapitre 3 développe des méthodes d'homogénéisation pour une plaque de cristal phononique et montre pour la première fois la possibilité de contrôler simultanément la propagation de toutes les ondes fondamentales de Lamb. La méthode est appliquée à la conception de lentilles à gradient d'indice. Le chapitre 4 propose un nouveau type de cristal phononique en plaque à base de piliers creux qui met en évidence de nouveaux modes fortement localisés, tels que les modes de galerie, aussi bien dans le gap de Bragg que dans un gap à basse fréquence. Ces modes peuvent être activement accordés en remplissant les parties creuses des piliers avec un liquide dont on contrôle la hauteur ou la température. Le chapitre 5 propose une métasurface acoustique comportant un pilier unique ou une ligne de piliers déposés sur une plaque. Ces piliers ont des modes de résonance dipolaires et monopolaires qui sont très sensibles aux paramètres géométriques des piliers. Nous étudions en détail l'amplitude et la phase des ondes émises lorsqu'une onde incidente est diffusée par les piliers et montrons qu'elles peuvent être décrites comme des ondes émises par les piliers résonnants comme sources d'ondes acoustiques. / Phononic crystals and acoustic metamaterials are artificial structured materials which provide a promising way to manipulate acoustic/elastic waves with many novel potential applications. After an introduction to the state of the art, the 2nd chapter designs actively controlled multilayers with piezoelectric resonant structures. The corresponding transmission and effective properties can be tuned by changing the electric boundary conditions of the piezoelectric materials. The 3rd chapter develops homogenization methods for phononic crystal plates and demonstrates for the first time the possibility of controlling simultaneously all the fundamental Lamb waves. The full control method developed here is applied to the design of various gradient index lenses that can exhibit several functionalities such as wave focusing or wave beaming. The 4th chapter designs a new type of phononic crystal/metamaterial plate with hollow pillars that exhibits several new localized modes, such as whispering-gallery modes, inside both Bragg and low frequency band gaps. These modes can be actively tuned by filling the hollow parts with a liquid for which the height or the temperature is controlled. The 5th chapter proposes acoustic metasurface consisting of a single pillar or one line of pillars deposited on a thin plate. Local resonances of dipolar and monopolar symmetries can be characterized which are very sensitive to the pillar’s geometric parameters. We study the amplitude and phase of the waves resulting from the scattering of an incident wave by the pillars and show that they can be described as dipolar or monopolar waves emitted by the pillar resonators as acoustic sources.

Dans le modèle cosmologique actuel, l'univers est composé de 70% d'énergie noire et de 30% de matière noire, toutes deux de nature inconnue. Ce travail de thèse se focalise sur cette deuxième composante sombre. Au moyen de l'optique gravitationnelle, je conduis une étude de la distribution de matière noire dans les structures cosmiques. Cette technique permet de sonder le contenu en masse de l'univers indépendemment de sa nature ou de son état dynamique. Elle fournit ainsi un diagnostic sur les structures aux petites échelles non-linéaires.<br /><br />Je compare la distribution de matière sombre déduite du cisaillement faible à celle de la lumière des galaxies dans le superamas de galaxies MS0302+17 par une analyse de la corrélation masse-lumière. Le contraste de la première se déduit de celui de la seconde par une relation de biais linéaire et un rapport M/L ~ 300 constant. Les cartes de masse et de lumière montrent une remarquable similitude morphologique révélant ainsi la structuration type « cosmic-web ». Je présente les premiers résultats d'un relevé d'amas de galaxies avec le cisaillement faible qui seront comparés aux données XMM-LSS.<br /><br />De plus, une analyse détaillée (strong+weak lensing) de l'amas de galaxies MS2137-23 montre que le profil de masse est compatible avec le modèle NFW issu des simulations numériques. Une étude des régions centrales utilise aussi la dynamique des étoiles dans la galaxie cD.

Les amas de galaxies constituent un des outils majeurs de la cosmologie moderne. Une mesure de l'abondance de ces objets permet de caractériser les propriétés cosmologiques de l'Univers et l'analyse de leurs différentes propriétés physiques telles que la masse, la température ou la luminosité X du gaz intra-amas permet quant à elle de contraindre les modèles de formation et d'évolution de ces objets. Dans les deux cas, la grandeur fondamentale est la masse de l'amas de galaxies. Etre capable de les estimer de la manière la plus efficace et la plus précise possible est donc une nécessité. Le travail présenté ici s'inscrit dans cette optique : l'étude d'un échantillon représentatif d'amas de galaxies avec des masses déduites de deux analyses totalement différentes afin d'en augmenter la fiabilité. Cette thèse met l'accent sur la méthode qui utilise les effets de lentilles gravitationnelles prédits par la théorie de la Relativité Générale. L'analyse d'images optiques grand champ des amas a constitué la plus grande partie de ce travail : sélection des galaxies lentillées, estimation de leur forme, mesure du signal de cisaillement gravitationnel et reconstruction de la masse. Chaque étape du processus s'accompagne d'erreurs et de limitations qui ont été mises en lumière, en particulier celles attribuées à la distance importante de l'échantillon d'amas. L'étude de celui-ci du point de vue statistique a permis de caractériser ce qu'on appelle les lois d'échelle. Ces relations entre les différentes grandeurs des amas permettent d'étudier les modèles de formation des structures et constituent l'outil nécessaire à une utilisation des amas comme contrainte cosmologique. Leur étalonnage nécessite donc une estimation robuste des masses. Celles déduites de l'analyse des effets de lentilles gravitationnelles ont ainsi été comparées avec les résultats de la seconde méthode basée sur l'émission X du gaz intra-amas. Pour 7 des 11 amas de l'échantillon, les masses estimées sont compatibles ce qui augmente leur crédibilité. Pour les autres cas, les différences observées mettent en lumière les limitations intrinsèques à chaque méthode, en particulier les effets de projection et l'état dynamique de l'amas. Les résultats obtenus sur la calibration des lois d'échelles sont quant à eux en bon accord avec une grande partie des autres travaux du même type, notamment sur des amas plus proches. En particulier, la présence de processus physiques non gravitationnels est mise en évidence, à la fois sur les propriétés du gaz et celles de la population des galaxies de l'amas.

L'analyse du cisaillement cosmologique est aujourd'hui un puissant moyen d'étude des propriétés du spectre de la matière noire. On a aussi montré que l'approche tomographique permet de contraindre l'équation d'état de l'énergie sombre. Aujourd'hui, des relevés de galaxies de plus en plus vastes et profonds permettent d'analyser le cisaillement et de contraindre les paramètres cosmologiques avec une précision encore jamais atteinte.<br />Parallèlement, il est nécessaire d'affiner les méthodes d'extraction du signal tout en contrôlant le biais qui pourrait conduire à une interprétation erronée.<br />Le sujet de cette thèse s'inscrit dans ce contexte scientifique.<br />On y décrit la méthode d'extraction du signal, ensuite appliquée aux données des relevés CFHTLS Wide et Deep. Les résultats de l'analyse montrent le potentiel prometteur de cette génération de relevés. D'autres aspects liés à l'interprétation du signal mesuré et aux différents types de biais susceptibles de l'affecter sont abordés.

Sont résumées dans cette Hdr, les travaux de recherche auquels a contribué O. Lafond entre 1997 et 2008. Les thématiques abordées concernent : -Les technologies multicouches et les antennes imprimées en millimétriques -les circuits millimétriques actifs -les lentilles à gradient d'indice et leurs sources associées - les antennes reconfigurables en millimétrique

Le concept de l'optique de transformation qui permet de contrôler le trajet des ondes électromagnétiques à volonté en appliquant une variation spatiale judicieusement définie dans les paramètres constitutifs, est exploré pour concevoir des nouveaux types d'antennes et de dispositifs micro-ondes. Dans une première partie, basée sur la transformation de coordonnées, un dispositif d'illusion capable de modifier l'apparence d'une émission électromagnétique et de la délocaliser, est validé par le biais de simulations numériques. Un dispositif de transition de guide d'ondes, permettant d'assurer une transmission quasi totale entre deux guides d'ondes de sections transversales différentes est également conçu et validé expérimentalement par l'utilisation des résonateurs à métamatériaux. Dans une seconde partie, la transformation de l'espace basée sur l'équation de Laplace est étudiée pour concevoir des lentilles pour les applications antennaires. Une lentille de focalisation capable de restaurer les émissions en phase d'un réseau conforme d'éléments rayonnants et une lentille à dépointage qui permet de dévier la direction du faisceau rayonné d'une antenne sont conçues. Des prototypes fabriqués à partir d'un matériau isotrope tout-diélectrique grâce à la technologie d'impression en trois dimensions (3D) permettent de valider expérimentalement la fonctionnalité des lentilles sur une large bande de fréquence. / The concept of transformation optics which can control electromagnetic waves at will by applying a judiciously defined spatial variation in the constitutive parameters is explored to design novel type antennas and microwave devices. In a first part, based on coordinate transformation, an illusion device able to modify the appearance of an electromagnetic emission and then delocalize it is validated through numerical simulations. A waveguide tapering device allowing to assure quasi-total transmission between two waveguides of different cross-sections is also designed and validated experimentally through the use of metamaterial resonators. In a second part, space transformation based on Laplace's equation is studied to design lenses for antenna applications. A beam focusing lens able to restore in-phase emissions from a conformal array of radiators and a beam steering lens that allows deflecting the radiated bema of an antenna are designed. Prototypes fabricated by an all-dielectric isotropic material through three-dimensional (3D) polyjet printing technology allow to experimentally validate the functionality of the lenses on a wide frequency range.

Ce projet vise à tester la faisabilité de l’incorporation de lentilles quadripolaires dans la source ionique LDTD pour la focalisation de faisceau d’ions créé par celle-ci. Puisque les sources ioniques fonctionnent à pression atmosphérique, il est donc nécessaire de tester si ce type de lentilles électrostatiques pourrait être adapté pour fonctionner dans un tel environnement. Il faut aussi tenir compte de l’espace restreint dans lequel ces lentilles seraient introduites. Des simulations avec le programme SIMION et le sous-programme SDS ont été réalisées afin de trouver une configuration de lentilles et de potentiels qui permet d’obtenir une focalisation d’ions sous ces conditions. Un prototype a été réalisé afin de caractériser le pouvoir de focalisation des lentilles et leur effet sur la décharge couronne dans une configuration pointe-plan. Les résultats obtenus démontrent que le prototype focalise effectivement les ions, mais qu’une tension source supérieure est nécessaire afin d’obtenir la décharge couronne. / The purpose of this project was to test the possibility of incorporating a system of quadrupole lenses into the ion source LDTD with the aim of focusing the ion beam created by the source. Since this kind of ion source operates under atmospheric pressure and the space in which the electrostatic lenses would be incorporated is fairly small, it was necessary to test if this type of lenses would be able to properly work with these restrictions. The first step was to obtain a proof of concept by simulating the lenses with the program SIMION and the user program SDS which allow us to simulate ions moving through a gas and different electric fields. We then created and characterized them by trying different configurations. All configurations succeeded in focusing the ion beam, but at the expense of an increase in the voltage needed to create the corona discharge.

Au cœur de la cognition, du comportement et des émotions, le cerveau demeure un organe encore méconnu. L'une des approches les plus novatrices utilisées pour son exploration est l'imagerie calcique, qui offre la possibilité de suivre en temps réel l'activité neuronale. Initialement pratiquée sur des animaux immobilisés, la miniaturisation des composants optiques et des capteurs d'images a permis le développement de nouveaux outils, appelés mini-endoscopes ou microendoscopes, permettant désormais ce type d'études sur des animaux libres de se déplacer. Les mini-endoscopes possédant des résolutions cellulaires (3 µm à 15 µm), ils présentent des limites quant à l'observation de structures plus fines telles que les dendrites et les épines dendritiques (∼ 0.4 µm). Dans cette thèse, après avoir présenté un nouveau design d'endoscope fonctionnant à deux couleurs, nous exposons trois solutions novatrices visant à améliorer la résolution des mini-endoscopes. La première implique l'intégration d'une lentille à cristaux liquides ajustable, connue sous le nom de lentille fovéale. Cette lentille permet de modifier localement la distance focale lorsqu'elle est positionnée dans la voie d'imagerie. Nous avons obtenu un ajustement allant jusque 244 µm. Nous démontrons également la génération de spots lumineux dans le champ de vue en utilisant une seconde lentille fovéale placée dans la voie d'excitation. La seconde solution vise à corriger les aberrations optiques présentes dans le système microendoscopique, en particulier celles introduites par les lentilles à gradient d'indice. Pour ce faire, nous utilisons une lentille ajustable à base de cristaux liquides dont l'électrode circulaire est segmentée en huit électrodes indépendantes, permettant de remodeler la forme du front d'onde optique en introduisant des retards de phase. Nous faisons la caractérisation complète de cette lentille et faisons la démonstration de son efficacité en générant des fronts d'ondes aléatoires. La troisième solution repose sur l'utilisation de techniques de super-résolution pour surpasser la limite de diffraction. À cette fin, nous avons développé un module à base de cristaux liquides permettant de générer les différents motifs d'illumination nécessaires à l'application de la technique de l'illumination structurée. / At the core of cognition, behavior, and emotions, the brain remains a largely undiscovered organ. One of the most innovative approaches used for its exploration is calcium imaging, providing the ability to monitor neuronal activity in real time. Initially conducted on immobilized animals, the miniaturization of optical components and image sensors has led to the development of new tools, known as mini-endoscopes or microendoscopes, enabling such studies on freely moving animals. While mini-endoscopes have cellular resolutions (3 µm to 15 µm), they have limitations in observing finer structures such as dendrites and dendritic spines (∼ 0.4 µm). In this thesis, after introducing a new two-color endoscope design, we present three innovative solutions aimed at improving mini-endoscope resolution. The first involves integrating an adjustable liquid crystal lens, known as a foveal lens, to locally modify the focal distance when positioned in the imaging path. We achieved adjustments up to 244 µm. We also demonstrate the generation of bright spots in the field of view using a second foveal lens placed in the excitation path. The second solution aims to correct optical aberrations in the microendoscopic system, especially those introduced by gradient index lenses. To achieve this, we use an adjustable liquid crystal lens with a circular electrode segmented into eight independent electrodes, allowing the reshaping of the optical wavefront by introducing phase delays. We conduct a comprehensive characterization of this lens and demonstrate its effectiveness by generating random wavefronts. The third solution relies on the use of super-resolution techniques to overcome the diffraction limit. For this purpose, we developed a liquid crystal-based module to generate various illumination patterns necessary for the application of structured illumination techniques.