La physique quantique fut introduite au début du 20e siècle. Elle<p>apporte une nouvelle description du monde qui nous entoure et en<p>particulier de ce qu'on appelle le monde de l'infiniment<p>petit. Cette nouvelle théorie permet une description adéquate<p>notamment de l'effet photoélectrique, des niveaux énergétiques des<p>atomes, des réactions nucléaires, Elle apporte également une<p>réponse à de nombreuses problématiques telles que la catastrophe<p>ultraviolette. Néanmoins aussi séduisante que soit cette théorie,<p>les prédictions pour le moins contre-intuitives qu'elle apporte,<p>amène rapidement la controverse. Par exemple, en 1935, A.<p>Einstein, B. Podolski et N. Rosen en arrivent à mettre en doute la<p>physique quantique à cause d'une particularité que l'on y<p>rencontre, à savoir l'enchevêtrement. Il s'en<p>suit le célèbre débat avec N. Bohr et l'école de Copenhagen. Parmi<p>les autres aspects propres au monde quantique on peut encore citer<p>la superposition des états, le postulat de la mesure, le principe<p>d'incertitude d'Heisenberg, la dualité onde-corpuscule, le<p>théorème de non clonage, Toutes ces spécificités font de la<p>physique quantique un monde passionnant dans lequel, à l'instar du<p>pays des merveilles d'Alice, l'intuition est souvent dépassée.<p><p>Cette thèse est le fruit de quatre années de travail au cours<p>desquelles nous avons tenté d'observer et d'étudier certains des<p>effets intrigants que nous propose la physique quantique. Plus<p>précisément nous avons utilisé des états particuliers de la<p>lumière afin d'explorer une partie de ce qu'on appelle<p>l'optique quantique.<p><p>Dans un premier temps nous nous sommes intéressés aux possibilités<p>offertes par l'utilisation d'états cohérents de la lumière. En<p>utilisant ces états particuliers nous nous sommes penchés sur<p>l'étude ainsi que sur la réalisation expérimentale d'une tâche qui<p>se révèle impossible classiquement sans hypothèse computationelle.<p>Cette tâche consiste à réaliser un pile ou face entre deux joueurs<p>éloignés l'un de l'autre, par exemple deux joueurs communiquant<p>par téléphone. En effet, classiquement, un des deux joueurs pourra<p>toujours tricher de manière à avoir 100% de chance de gagner le<p>pile ou face.<p><p>Au contraire, si on utilise les ressources offertes par la<p>communication quantique, il est possible de construire des<p>protocoles ne permettant plus à aucun des deux joueurs de tricher<p>parfaitement et ce, sans aucune hypothèse supplémentaire. Même si<p>aucun protocole quantique ne peut empêcher totalement toute<p>tricherie, leur démonstration constitue une preuve de principe<p>quant aux possibilités offertes par la physique quantique dans la<p>réalisation de tâches classiquement impossibles.<p><p>Lors de notre étude du problème, nous avons développé un protocole<p>de pile ou face quantique et étudié ses performances. Nous avons<p>montré que les tentatives de tricherie des deux joueurs avaient<p>une probabilité de succès limitée à 99,7%<100% (biais inférieur<p>à 0,497). L'originalité de cette étude se situe dans le fait que<p>les imperfections expérimentales (efficacité des détecteurs,<p>pertes de transmission, visibilité réduite, ) furent prises en<p>compte, ce qui à notre connaissance n'avait jamais été réalisé. En<p>outre nous avons réalisé une implémentation en optique fibrée de<p>notre protocole et démontré la réalisation d'un pile ou face<p>unique au cours duquel aucun des deux joueurs ne pouvait<p>influencer parfaitement le résultat, ce qui à notre connaissance<p>n'avait également jamais été démontré. L'emploi d'états cohérents<p>de la lumière fortement atténués nous a donc permis de concevoir<p>un protocole de pile ou face quantique et de réaliser une<p>démonstration expérimentale en optique fibrée, d'une tâche<p>impossible à réaliser classiquement.<p><p><p>Après avoir travaillé avec des états cohérents fortement atténués,<p>nous nous sommes intéressés à un autre état quantique de la<p>lumière, à savoir les paires de photons. Ces états constituent non<p>seulement une ressource essentielle pour sonder les effets<p>quantiques de la lumière mais également une ressource<p>incontournable pour l'information et la communication quantique.<p>Nous nous sommes donc attelés à la réalisation d'une source<p>produisant ces paires de photons.<p><p> Les premières sources de paires<p>de photons furent basées sur l'utilisation de cristaux dans<p>lesquels il existe une interaction non linéaire entre la lumière<p>et le matériau du cristal. Malheureusement le désavantage majeur<p>de ces sources est la difficulté à collecter les paires de photons<p>générées. Nous avons donc étudié la possibilité de générer des<p>paires de photons directement dans une fibre optique, la<p>collection des paires y étant réalisée de facto.<p><p>La première solution que nous avons envisagée consiste à utiliser<p>la non-linéarité du troisième ordre de la silice composant les<p>fibres optiques. Plus précisément le phénomène utilisé est appelé<p>l'instabilité de modulation. Ce phénomène permet de détruire deux<p>photons de pompe afin de générer une paire de photons vérifiant<p>les conservations de l'énergie et de l'impulsion. En outre nous<p>avons choisi d'utiliser une fibre optique microstructurée. Ces<p>fibres permettent en effet un plus grand confinement de la lumière<p>que les fibres standards. Il en résulte une interaction non<p>linéaire plus importante, permettant ainsi de générer des paires<p>de photons de manière plus efficace. La fibre utilisée est en<p>outre biréfringente, ce qui permet d'avoir accès à deux types<p>particuliers d'instabilité de modulation: l'instabilité scalaire<p>et l'instabilité vectorielle.<p><p>Dans un premier temps, nous avons observé le processus<p>d'instabilité de modulation dans un régime classique. Les<p>paramètres particuliers de notre fibre microstructurée - forte<p>dispersion anormale et biréfringence modérée<p> - nous ont permis d'observer un régime<p>d'instabilité dans lequel l'instabilité de modulation vectorielle<p>se produit à des fréquences proches de la fréquence de pompe<p>($Omegasim 1$THz). Il en résulte que les bandes de gain liées à<p>l'instabilité de modulation vectorielle sont très proches des<p>bandes de gain liées à l'instabilité de modulation scalaire. Nous<p>avons observé que dans ce régime particulier, les densités<p>d'énergie générées par instabilité de modulation vectorielle sont<p>supérieures à celles générées par instabilité de modulation<p>scalaire. A notre connaissance, il s'agit de la première<p>observation expérimentale permettant de mettre en évidence un gain<p>vectoriel supérieur au gain scalaire.<p><p>La génération de paires de photons grâce à ce processus nécessite<p>de diminuer la puissance de pompe envoyée dans la fibre.<p>Malheureusement nous avons mesuré que dans ce régime de faible<p>puissance (régime quantique), la qualité des paires de photons<p>générées était fortement dégradée par la présence de photons<p>parasites générés par diffusion Raman spontanée. Nous avons estimé<p>que lorsque la puissance de pompe est abaissée suffisamment pour<p>générer en moyenne 0,1~photons dans la bande de gain d'instabilité<p>de modulation vectorielle ($sim$1543 nm), environ 75% des<p>photons détectés auront été générés par diffusion Raman spontanée.<p>Afin de mettre en oeuvre des expériences d'optique quantique<p>utilisant des paires de photons, des solutions doivent donc être<p>appliquées à notre source afin de réduire le nombre de photons<p>générés par diffusion Raman spontanée. Parmi ces solutions nous<p>pouvons citer la discrimination en polarisation des photons<p>générés ainsi que le refroidissement de la fibre grâce à de<p>l'azote liquide. Ces solutions permettraient de réduire le nombre<p>de photons Raman anti-Stokes d'un facteur 18 et le nombre de<p>photons Raman Stokes d'un facteur 4. Malheureusement la tenue de<p>la fibre microstructurée à de très basses températures reste<p>incertaine et l'implémentation de ces solutions rendrait la source<p>difficilement utilisable.<p><p><p>Notre première tentative pour générer des paires de photons dans<p>une fibre optique nous a montré que les paires de photons générées<p>grâce à un processus d'interaction non linéaire du troisième ordre<p>étaient polluées par des photons générés par diffusion Raman<p>spontanée. Une source de paires de photons efficace ne pouvait<p>donc pas être obtenue sans l'aide de solutions technologiques<p>assez lourdes à mettre en oeuvre.<p><p>Nous avons donc investigué une deuxième solution afin de réaliser<p>une source produisant des paires de photons dans une fibre<p>optique. Puisque les non-linéarités du troisième ordre semblent<p>être peu adaptées pour la génération de paires de photons, nous<p>sommes revenus à une non-linéarité du second ordre. Dans ces<p>processus c'est un photon de pompe qui est détruit afin de générer<p>une paire de photons, tout en respectant les conservations de<p>l'énergie et de l'impulsion. Malheureusement les fibres optiques<p>ne permettent pas l'apparition de non-linéarités du second ordre<p>et ce, à cause de la centrosymétrie macroscopique du verre de<p>silice qui compose ces fibres.<p><p>Afin d'induire une non-linéarité du second ordre dans une fibre<p>optique nous avons travaillé en collaboration avec l'équipe du<p>Prof. P. G. Kazansky de l'université de Southampton. En utilisant<p>les techniques de poling thermique et d'effacement par<p>illumination UV, ils réalisèrent une fibre optique twin-hole<p>périodiquement polée dans laquelle les non-linéarités du second<p>ordre furent possibles.<p><p>Grâce à cette fibre nous avons réalisé une source de paires de<p>photons combinant les avantages des effets non linéaires du second<p>ordre, i.e. la puissance de pompe nécessaire est moindre<p>que dans le cas d'une non-linéarité du troisième ordre, la<p>diffusion Raman spontanée n'influence aucunement les paires de<p>photons générées, et les avantages de la fibre optique,<p>i.e. la collection des paires de photons y est réalisée<p>de facto, le mode spatial transverse des paires de photons<p>est bien défini. La mesure du pic de coïncidences de notre source<p>fournit un rapport entre le sommet du pic et le niveau des<p>coïncidences accidentelles de 7,5. Une efficacité conversion<p>$P_s/P_p=1,2,10^{-11}$ fut obtenue en utilisant 43~mW de<p>puissance de pompe. En outre les paires de photons générées<p>possèdent une longueur d'onde de 1556~nm se trouvant ainsi dans la<p>bande C des télécommunications optiques (1530-1565~nm). Elles sont<p>donc bien adaptées à une éventuelle application en communication<p>quantique, dans les réseaux de fibres optiques actuellement<p>utilisés pour les télécommunications optiques. Enfin nous avons<p>utilisé ces paires de photons afin de réaliser l'expérience de<p>Hong-Ou-Mandel permettant de mettre en évidence un effet propre à<p>la physique quantique, à savoir le photon bunching. Une visibilité<p>nette de 40% fut obtenue pour le Mandel dip dans une<p>configuration où la visibilité maximale vaut 50%. En outre cette<p>expérience nous a permis de développer une expertise dans la<p>réalisation d'interféromètres fibrés, stabilisés et contrôlés en<p>température.<p><p><p>La source de paires de photons que nous avons réalisée constitue<p>une démonstration de principe quant à la faisabilité d'une telle<p>source. A l'époque de ce travail, la fibre dont nous disposions<p>était l'une des premières fibres twin-hole périodiquement polées.<p>Aujourd'hui de nombreux paramètres de la fibre ont été améliorés<p>et permettent la réalisation d'une source de paires de photons<p>tout à fait compétitive avec les autres sources existantes. Ainsi<p>l'équipe du Prof. Kazansky est capable de réaliser des fibres<p>périodiquement polées de 20 cm de long possédant une efficacité de<p>conversion normalisée de seconde harmonique de<p>$eta_{SH}=8;10^{-2}$\\%/W. Si l'on suppose toujours une puissance<p>de pompe de 43 mW, cela mène à une efficacité de conversion de<p>$1,0;10^{-9}$ pour le processus de fluorescence paramétrique,<p>soit une amélioration de deux ordres de grandeurs par rapport à<p>notre démonstration. La réalisation d'une source de paires de<p>photons dans une fibre optique périodiquement polée qui serait non<p>seulement utilisable dans des expériences de physique fondamentale<p>mais également dans des applications en communication quantique,<p>est donc tout à fait envisageable dans un futur proche.<p><p><p>Pour résumer, nous avons, au cours de cette thèse, réalisé, dans<p>un premier temps, la tâche classiquement impossible qui consiste à<p>jouer à pile ou face à distance. Ensuite dans l'optique de générer<p>des paires de photons, nous avons étudié le processus<p>d'instabilité de modulation dans une fibre microstructurée. Nous<p>avons ainsi observé un régime particulier dans lequel<p>l'instabilité de modulation vectorielle possède un gain supérieur<p>à celui de l'instabilité de modulation scalaire. Enfin toujours en<p>quête d'une source de paires de photons, nous avons réalisé une<p>source produisant des paires de photons par fluorescence<p>paramétrique dégénérée au sein d'une fibre optique twin-hole<p>périodiquement polée. Les trois principaux sujets abordés au cours<p>de cette thèse ont donc en commun l'utilisation de l'optique<p>fibrée pour la manipulation ou la génération d'états quantiques de<p>la lumière. Il en a résulté l'obtention de trois résultats<p>originaux qui nous ont ainsi permis d'explorer une partie du monde<p>intrigant et fascinant de l'optique quantique.<p><p>/<p><p>Quantum physics was introduced early in the 20th century. It<p>brings a whole new description of our world, mostly at the<p>microscopic level. Since then, this new theory has allowed one to<p>explain and describe lots of physical features like the<p>photoelectric effect, the energy levels of atoms, nuclear<p>reactions, It also brought an answer to lots of remaining<p>unanswered questions like the so-called ultraviolet catastrophe.<p>Though, as attractive as this new theory was at that time, some of<p>its counter-intuitive predictions quickly gave rise to<p>controversy. For instance, in 1935, due to one quantum physics<p>feature called entanglement, A. Einstein, B. Podolski and N. Rosen<p>asked the question: "Can quantum-mechanical description of<p>physical reality be considered complete?". This led to<p>the famous debate with N. Bohr and his Copenhagen interpretation.<p>Amongst other particular features of quantum physics one can cite:<p>the superposition principle, the wave function collapse, the<p>Heisenberg uncertainty principle, the wave-particle duality, the<p>no-cloning theorem, As in Alice in wonderland, all those<p>features actually make quantum physics a fascinating world where<p>intuition is most of the time useless.<p><p>In this thesis we tried to observe and study some of the<p>intriguing features of quantum physics. More precisely we tried to<p>use specific light states to explore part of what is called<p>quantum optics.<p><p><p>First we studied the use of coherent states of light to perform<p>tasks you can not perform using classical physics. For instance in<p>1984, Ch. Bennett and G. Brassard proposed the first quantum<p>cryptography protocol which has an absolute security<p>while classical protocol security still relies on some<p>computational assumptions (the assumption is that today<p>computers computational power is not sufficient to threaten the<p>security of classical protocols. Though this means that classical<p>protocols are not intrinsically secure). Since then quantum<p>physics has been proven useful to perform lots of classically<p>impossible tasks like bit commitment, quantum computation, random<p>number generation, In this work we were interested in the<p>problem of coin tossing by telephone introduced by M. Blum<p>in 1981. In this problem two untrustful and distant<p>players try to perform a coin flip. Classically one can show that,<p>if no computational assumptions are made, one of the players can<p>always force the outcome of the coin flip.<p><p>On the opposite if one uses quantum communication resources, a<p>protocol in which none of the players can cheat perfectly can be<p>built, i.e. none of the players have 100\\% chance of<p>winning the protocol even by using the best possible cheating<p>strategy. Moreover this is possible without any other assumption<p>than the validity of the laws of physics. Though a quantum<p>protocol for coin tossing can not completely prevent from cheating, the demonstration of such a protocol would<p>be a proof of principle of the potential of quantum communication<p>to implement classically impossible tasks.<p><p>In our work, we have developed a quantum coin tossing protocol and<p>studied its performances. We have shown that the success cheating<p>probability of the players is bounded by 99,7%<100%, which is<p>better than what is achieved in any classical protocol. One of the<p>originalities of our work is that, for the first time to our<p>knowledge, experimental imperfections (detectors efficiency,<p>losses, limited interference visibility, ) have been taken into<p>account in the theoretical analysis. Moreover, using coherent<p>states of light, we have demonstrated a fiber optic experimental<p>implementation of our protocol and performed a single coin flip<p>where none of the two players could perfectly influence the<p>outcome. This is to our knowledge the first experimental<p>demonstration of single quantum coin tossing.<p><p><p>After coherent states of light, we wanted to work with a more<p>complex quantum state: photon pairs. Not only those states are<p>useful for fundamental physics tests but they also are an<p>important resource for quantum communication. For those reasons<p>our first objective was to build a source that would generate<p>those photon pairs.<p><p>First photon pairs sources were based on bulk nonlinear crystals.<p>Unfortunately the main drawback of those sources is the low<p>collection efficiency of the generated photon pairs. That's why we<p>investigated the possibility of generating the photon pairs<p>directly in a waveguiding structure where they would be readily<p>collected.<p><p>The first solution that we envisaged was to use the natural third<p>order nonlinearity of silica fibers. More precisely the phenomenon<p>we wanted to used is called modulation instability. In this<p>process, two pump photons are destroyed and a photon pair is<p>created with energy and momentum conservations. Moreover we<p>decided to use this process in a photonic crystal fiber. The high<p>confinement of light in this kind of fiber allows a higher<p>nonlinearity and thus a more efficient generation of photon pairs.<p>Finally the fiber we used was birefringent which enables both<p>vectorial and scalar modulation instability to occur.<p><p>As a first experiment, we decided to observe modulation<p>instability in a classical regime where a lot of photons are<p>created. The specific parameters of our photonic crystal fiber -<p>high anomalous dispersion and moderate birefringence - allowed us<p>to observe a regime where the vectorial instability gain band has<p>a similar detuning from the pump as the scalar instability gain<p>band. In this regime we also observed an enhancement of the<p>vectorial gain above the scalar gain which has been confirmed<p>theoretically. To our knowledge this was the first experimental<p>observation of this particular regime of instability.<p><p>To generate photon pairs with this instability process we need to<p>lower down the pump power. Unfortunately we measured that, when<p>pump power was sufficiently lowered to generate ~0,1 photon<p>pairs per pump pulse sent in the fiber, about 75% of generated<p>photons were created by spontaneous Raman scattering and not<p>modulation instability. In order to build an efficient photon pair<p>s secteurs financiers et, en particulier, au rôle de la religion musulmane. Nous montrons que, en moyenne, la finance islamique favorise le développement du secteur bancaire dans les pays musulmans. Plusieurs pays ont en effet réussi à développer un nouveau secteur bancaire compatible avec la Shariah, sans porter ombrage au secteur bancaire non islamique avec lequel il co-existe. Notre analyse empirique est fondée sur une base de données nouvelle et originale. Celle-ci a pour intérêt de fournir des indicateurs de taille et de performance des banques islamiques de dépôt dans le monde, pour la période 2000-2005.<p> Dans le deuxième essai, nous explorons les rendements inconditionnels obtenus sur les marchés boursiers, en particulier les marchés émergents d'actions. Notre analyse d'un large panel de 53 marchés émergents "Majeurs" et "Frontières" confirme les résultats traditionnellement observés dans la littérature. Ainsi, pour l'essentiel, les deux types de marchés sont volatils et émaillés d'événements extrêmes. De plus, les rendements des marchés émergents sont faiblements corrélés avec ceux du reste du monde, même si ces corrélations ont augmenté au cours des derniers décennies. Malgré d'importantes différences en terme de taille et de liquidité, les rendements sur marchés "Frontières" sont qualitativement similaires à ceux des marchés "Majeurs", à l'exception des corrélations. Ces dernières sont en effet actuellement plus faibles dans les marchés "Frontières", qui continuent dès lors à offrir d'importants bénéfices de diversification aux investisseurs internationaux.<p> Dans le dernier essai, nous examinons la relation entre les transferts d'argent des migrants et la croissance économique. Nous confirmons l'idée que les transferts de fonds des migrants sont importants pour les pays en voie de développement. Mais surtout, nous démontrons, de manière théorique et empirique, qu'il est crucial de faciliter dans ces pays l'accès aux comptes de dépôt bancaires, afin de transformer une plus grande part des transferts des migrants en investissements productifs. Ceci est d'autant plus vrai quand l'accès aux autres sources de capitaux internationaux est coûteux.<p>on pairs well defined). A coincidence<p>measurement was performed resulting in a coincidence peak with a<p>7,5 ratio between the peak and the accidental coincidences level.<p>A conversion efficiency $P_s/P_p=1,2,10^{-11}$ was obtained using<p>43 mW of pump power. Moreover photon pairs were generated around<p>1556~nm in the optical communications C-band, which makes them<p>suitable for quantum communication applications using installed<p>fiber optic networks. Finally using the generated photon pairs we<p>performed the Hong-Ou-Mandel experiment highlighting the bosonic<p>nature of photons. We obtained a Mandel dip with a net visibility<p>of 40% in a configuration where the maximum visibility is 50%.<p><p>The photon pair source that we realized is a proof of principle of<p>the high potential of poled fibers in quantum applications. Indeed<p>today, Prof. P. G. Kazansky's team is able to make a 20 cm poled<p>fiber with a nonlinearity $eta_{SH}=8;10^{-2}$\\%/W. If we still<p>suppose 43~mW of pump power, this leads to a $1,0;10^{-9}$<p>conversion efficiency for parametric fluorescence, improving our<p>result by two orders of magnitude. The realization of an efficient<p>photon pair source based on parametric fluorescence in<p>periodically poled twin-hole fiber suitable for quantum<p>applications is thus absolutely possible in a very near future. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p align="justify">Il y a un demi siècle, Fermi, Pasta et Ulam découvraient la récurrence du même nom, et créaient une discipline nouvelle, la dynamique non linéaire. Leur expérience numérique consistait à exciter le mode fondamental d'une chaîne d'oscillateurs reliés entre eux par des ressorts linéaires et faiblement non linéaires. Alors qu'ils s'attendaient à ce que l'énergie se répartisse progressivement sur un large spectre en raison du couplage non linéaire, ils observèrent au contraire un échange périodique (récurrent) d'énergie entre quelques-uns des modes d'ordre inférieur uniquement. Dix ans plus tard, des chercheurs ont interprété ce comportement récurrent comme le résultat de l'interaction entre des impulsions qui se propagent sans se déformer et résistent aux collisions entre elles, les solitons. Par la suite, le soliton a émergé dans différents domaines pour finalement occuper le cœur des sciences non linéaires. Et c'est sans doute en optique non linéaire que le soliton a connu ses plus grands succès, tant sur le plan fondamental que sur celui des applications. En particulier, les phénomènes non linéaires sont aisés à observer dans les fibres optiques grâce au large éventail des sources lasers disponibles et en raison du fort confinement de la lumière qui s'y propage.</p><p><p align="justify">Dans notre travail de thèse, nous avons apporté la première démonstration expérimentale de la récurrence de Fermi-Pasta-Ulam dans la dynamique d'instabilité modulationnelle en fibre optique. En effet, une onde continue perturbée évolue spontanément, sous certaines conditions, en un train d'impulsions :l'énergie est transférée du mode fondamental (l'onde continue) aux modes d'ordre supérieur. La théorie prévoit qu'ensuite, l'onde continue initiale se reforme comme l'énergie revient vers le mode fondamental. Pour réaliser cette expérience, il faut parvenir à rencontrer les conditions prescrites par la théorie tout en évitant l'intervention d'effets perturbateurs. Dans ce but, nous avons étudié l'évolution d'impulsions plateaux, qui reproduisent les conditions d'onde continue requises par la théorie tout en permettant d'atteindre des puissances suffisantes pour observer la récurrence.</p><p><p align="justify">Nous nous sommes ensuite intéressés à un nouveau type de soliton appelé paroi de domaines de polarisation, qui se présente comme la structure de commutation entre deux domaines semi-continus de polarisations circulaires orthogonales. En principe, les parois de domaines pourraient être exploitées dans les lignes de transmission optique où elles serviraient à séparer des séquences de bits de valeurs différentes, le 1 logique étant représenté par exemple par une polarisation circulaire droite, et le 0 par la polarisation circulaire orthogonale. Ces parois se propagent sans déformation et, contrairement aux solitons habituellement utilisés pour la transmission par fibre optique, elles conservent une position stable au sein du train de données transmis. Grâce à cette stabilité intrinsèque des parois de domaines, il devient possible de rapprocher des impulsions successives et d'accroître le débit des lignes de transmission, qui pourrait atteindre le Tbit/s en monocanal. Toutefois, les parois de domaines de polarisation n'existent en théorie que dans les fibres isotropes, alors que les fibres réelles sont soumises à de nombreuses perturbations qui les rendent biréfringentes. Dans notre travail, nous avons déterminé les paramètres d'une fibre spéciale qui permette l'observation de parois de domaines dans des conditions réalistes, mais nous n'avons pas réalisé l'expérience car la fibre commandée n'a pas pu être fabriquée.</p><p><p align="justify">Si l'amélioration des performances des systèmes de télécommunications futurs passera nécessairement par l'accroissement des débits d'information en monocanal, elle exigera également la mise au point de dispositifs tout optiques, donc ultra-rapides, destinés au routage et au traitement des signaux transmis. Au-delà des applications en télécommunications, le développement de tels dispositifs provoquerait une véritable révolution photonique :les photons, plus rapides, supplanteraient pour les tâches usuelles les électrons utilisés dans les transistors électroniques. Ces dispositifs photoniques sont généralement basés sur les propriétés particulières résultant de la périodicité intrinsèque des matériaux utilisés. Cette périodicité se traduit par l'existence d'une bande interdit :quand les photons s'y trouvent (on dit alors qu'ils vérifient approximativement la condition de Bragg), ils ne peuvent se propager. Par ailleurs, la transmission de ces dispositifs est contrôlée en exploitant leurs propriétés non linéaires. Dans le cas des fibres, la bande interdite peut être réalisée quasiment sur mesure en imposant une modulation périodique contrôlée de l'indice de réfraction de la fibre. On crée ainsi un réseau de Bragg fibré, dans lequel la lumière subit une forte réflexion quand elle vérifie la condition de Bragg. Pourtant, même dans ces conditions, des impulsions suffisamment intenses appelées solhiatons peuvent encore subsister et se déplacer dans le réseau, les effets non linéaires compensant la réflexion du réseau. Pour observer les solhiatons, il faut toutefois parvenir à plonger immédiatement et complètement les impulsions dans le réseau, sans quoi elles sont irrémédiablement réfléchies par le réseau. Pour y parvenir, nous avons généré un réseau de Bragg dynamique :il se déplace le long de la fibre avec les impulsions. Nous avons constaté le confinement de deux impulsions qui, en l'absence du réseau dynamique, se propageraient à des vitesses différentes en raison de la dispersion chromatique. Ces impulsions devraient en plus se propager sans déformation, mais nous n'avons pas pu l'observer dans nos conditions expérimentales. Ce confinement constitue la première démonstration expérimentale du processus de formation de solhiatons stationnaires. Transposé des fibres aux matériaux semi-conducteurs, le solhiaton pourrait être exploité dans certains types de transistors photoniques. Les perspectives sont ambitieuses de voir un jour les résultats de notre recherche fondamentale contribuer à l'émergence de nouvelles applications.</p><p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'assimilation de données permet de construire un état initial du modèle (l'analyse) à partir de deux sources d'information : les observations disponibles et une prévision récente (l'ébauche). L'importance relative de chacune des sources dépend du modèle d'erreurs qui leur est attribué. Le modèle le plus commun en prévision numérique du temps (PNT) consiste à formuler l'erreur d'ébauche comme un incrément additif en amplitude et, avec une approche probabiliste, de spécifier sa fonction de densité de probabilité (PDF) par une Gaussienne spécifiée avec une moyenne nulle et une matrice de covariance B. Le premier problème abordé durant cette thèse est le manque de dépendance au flux des modélisations de B. Le deuxième est l'écartement à l'hypothèse Gaussienne notamment en présence d'erreurs de déplacement. La démarche suivie est d'utiliser des déformations spatiales dans un cadre ensembliste pour raffiner la modélisation des corrélations d'erreurs d'ébauche, et de corriger les erreurs de déplacement pour tenter de se rapprocher de l'hypothèse Gaussienne. La première partie du travail de thèse consiste à améliorer la modélisation de B, en prenant en compte objectivement l'anisotropie des corrélations d'erreurs d'ébauche à l'aide de déformations spatiales estimées statistiquement à partir d'un ensemble de prévisions générées avec un ensemble d'assimilation (EDA). Cette méthode statistique (ST) est appliquée à une simulation réelle du modèle global de Météo-France ARPEGE, et son efficacité est comparée à celle de la transformée géostrophique (GT) à l'aide de diagnostics d'anisotropie. Les résultats montrent que la ST est plus efficace que la GT avec une prise en compte plus systématique de l'anisotropie des corrélations spatiales. Dans une deuxième partie, une documentation de la non-Gaussianité (NG) des erreurs d'ébauche d'AROME, le modèle à échelle convective de Météo-France, est proposée. La NG des distributions d'erreurs d'ébauche, diagnostiquées à partir d'un EDA, est quantifiée par un indice uniquement basé sur leur asymétrie et leur aplatissement. La NG diagnostiquée a une forte dépendance spatiale et temporelle, avec des structures spatiales qui suivent les structures météorologiques. Le lien avec certains processus non-linéaires , liés par exemple à la présence de nuages, est notamment observé. Les diagnostics montrent également que le processus d'analyse réduit fortement la NG observée dans l'ébauche, et que la vorticité et la divergence sont les variables de contrôle de l'assimilation les moins Gaussiennes. Une des causes possibles de la NG étant la présence d'erreurs de déplacement, la troisième partie de ce travail de thèse s'attache à documenter les apports de ce modèle d'erreurs alternatif. Un algorithme d'estimation des erreurs de déplacements a tout d'abord été mis en place. Cet algorithme, qui s'inspire des méthodes d'estimation du flot optique, se base sur une approche variationnelle quasi-linéaire, quasi Gaussienne et multi-échelles. Le comportement de la méthode a été testé sur des cas idéalisés, puis sur des cas réels basés sur des prévisions AROME. Ceci permet d'envisager à l'avenir l'estimation statistique des principaux paramètres caractérisants ce type d' erreurs, ainsi que leur exploitation dans des algorithmes visant à corriger ces erreurs en amont de la correction d'amplitude. / Data assimilation provides initial conditions (the analysis) for the model from two sources of information: the available observations and a short term forecast (the background). The relative weights of both sources depend on the chosen error model. Usually, background errors are modeled as additive amplitude errors and, following a probabilistic approach, their probability density function (PDF) are modeled as Gaussians, specified with a zero mean and a covariance matrix B. For this PhD, the tackled issue are the lack of flow dependency of B and the non-Gaussianity (NG) frequently arising in numerical weather prediction (NWP), especially in case of displacement error. Using spatial deformation methods and ensemble of forecasts generated from an ensemble of data (EDA), the aim of this work is to refine the model of background error correlations, and to correct displacement errors as a possible way to get closer to the Gaussian hypothesis. A first part of this work is to improve the B modeling, by accounting objectively for the anisotropy of the background error correlations thanks to spatial deformation, which is statistically estimated from an EDA. This statistical method (ST) is applied to a real dataset of ARPEGE, the global model at Météo-France. The ST is compared to an other spatial warping method, the geostrophic transform (GT), and their efficiency are quantified by an anisotropy index. Results show a better efficiency of the ST than the GT, with a more systematic accounting of the anisotropy of the spatial background correlations. The second part of this work is a documentation of the NG for the background errors of AROME, the convective scale model at Météo-France. Distributions are diagnosed from an EDA, and their Gaussianity is quantified with a statistical index only based on two shape parameters, skewness and kurtosis. The diagnosed NG is spatially and temporally dependent, with large similarities between meteorological and NG structures. Links with nonlinear processes, linked for example to cloud covering, are observed. Diagnostics also show that the analysis step is largely decreasing the observed NG of the background, and that the most non-Gaussian variables in control space are vorticity and divergence. Since, a possible reason of the NG is the displacement errors, the third part of this PhD work aims at getting insight in the documentation of this alternative error model. First, a quasi-linear, quasi-Gaussian and multi-scale method, inspired from optical flow estimation methods, is derived. It has been tested on ideal case and on real cases based on AROME forecast fields. Future works may be, first, a statistical estimation of the main parameters characterizing this kind of error, and second, the use of this algorithm to correct displacement error upstream of the additive error correction.

Les verres de chalcogénures combinent plusieurs propriétés : une transparence étendue dans l’infrarouge, un indice de réfraction élevé (n>2) et de fortes propriétés non-linéaires. La réalisation de fibres optiques microstructurées (FOMs) permet d’exacerber les effets non-linéaires et notamment en faisant varier les paramètres optogéométriques des fibres (d et Λ). Ainsi, des fibres à propagation monomode peuvent être obtenues ou encore des fibres dont les applications potentielles concernent l’optique active avec la génération d’effets non-linéaires. La réalisation de telles fibres passent par la synthèse de verres de chalcogénures de haute pureté. Par conséquent, les bandes d’absorption limitant la transparence des fibres doivent être identifiées et limitées au maximum. Pour cela, le suivi et la qualification des éléments utilisés lors de la synthèse des verres doivent être entrepris. Un protocole de synthèse et de purification par traitements thermiques a été mis en place en ce sens. La technique pour élaborer les FOMs en verres de chalcogénures est le moulage. Elle consiste à couler un verre dans un moule entièrement réalisé en silice. Ce dernier présente la géométrie inverse de la fibre désirée. Cette méthode permet d’obtenir des géométries variées et reproductibles en passant par des fibres monomodes et multimodes avec des diamètres de cœur allant de 2 μm jusqu’à plus de 20 μm. La réalisation de sources infrarouges a été développée dans le manuscrit. Cela a été rendu possible dans un premier temps par la génération d’un supercontinuum à l’aide d’une fibre à cœur suspendu puis par la réalisation d’un laser à cascade quantique (QCL) couplé à une fibre monomode. De plus, une fibre à maintien de la polarisation (FMP) dans le moyen infrarouge, présentant une biréfringence de groupe de l’ordre de 10-3 a été élaborée grâce à l’évolution du moule de silice. De plus, un coupleur tout-optique, une fibre toute-solide et un faisceau de fibres infrarouges complètent les réalisations obtenues au cours de cette thèse. / Chalcogenide glasses combine several properties : large transparency in the infrared range, a high refractive index (n>2) and strong non-linear properties. The realization of microstructured optical fibers (MOFs) exacerbates non-linear effects more particularly by varying the opto-geometrical parameters of the fibers (d and Λ). Thus, single-mode propagation can be obtained and also generation of non-linear effects. The realization of high purity chalcogenide glasses is needed. In fact, absorption bands limiting the transparency of the fibers must be identified and minimized. For this, monitoring and qualification of components used in the synthesis of glasses should be undertaken. A protocol of synthesis and purification by heat treatment was implemented in this direction. The technique to elaborate MOFs is the casting method. It consists of flowing a glass on a silica mold. The geometry is the negative shape of the desired fiber. This method allows the realization of multimode or single-mode fiber in the 1-10 μm window. The realization of infrared sources was developed in the manuscript. The generation of a supercontinuum with a suspended-core fiber has been presented and also by the realization of a quantum cascade laser (QCL) coupled into a singlemode fiber. In addition, a polarization-maintaining fiber (PMF) having a group birefringence of the order of 10-3 was developed through the evolution of the silica mold. In addition, an optical coupler, an all-solid fiber and an infrared bundle were achieved during this thesis.

Le trafic internet mondial étant toujours plus important, l’augmentation du débit transmis dans les fibres optiques de façon à diminuer le coût par bit est nécessaire. Les technologies actuelles sur fibres monomodes approchent une limite fondamentale empêchant une augmentation conséquente du débit dans les fibres optiques. Une nouvelle technique appelée le multiplexage de mode spatial est une solution pour dépasser cette limite. Plusieurs modes spatiaux, correspondant aux solutions des équations de propagation, sont multiplexés dans une fibre spécifique pour multiplier le débit transmis par le nombre de modes utilisés. Pour la mise en œuvre de cette technique, ma stratégie est de séparer les modes spatiaux de façon hybride, c'est-à-dire d’abord optiquement puis avec un traitement numérique relativement peu complexe. Dans cette approche, la diaphonie entre les modes non dégénérés n’est pas compensée et doit donc être minimisée sur toute la ligne de transmission pour une transmission de données de bonne qualité. Par l’utilisation d’un multiplexeur-démultiplexeur et d’une fibre pouvant propager six modes spatiaux et induisant peu de diaphonie, j’ai réalisé la transmission d’un signal monocanal de 6x100 Gbit/s dans une fibre de 40 km. Pour des transmissions plus longues que 80 km, un amplificateur est nécessaire pour compenser les pertes de la fibre optique. J’ai donc conçu un amplificateur à fibre dopé Erbium pour cinq modes spatiaux induisant peu de diaphonie et avec un gain supérieur à 15 dB pour tous les modes et réalisé la transmission d’un signal de 5x100 Gbit/s sur une distance de 80 km avec un traitement numérique relativement simple. / With the growth of the internet traffic, it is necessary to increase the throughput of optical fibers in such a manner that the cost per transmitted bit decreases. With the current single mode fiber technologies, we are approaching a fundamental limit which prevents us to continue to increase the throughput in these fibers. A new technique called spatial mode multiplexing is investigated as a solution to overcome this limit. Several spatial modes, corresponding to the solutions of the propagation equations in the fiber, are multiplexed into a specific fiber in order to multiply the throughput by the number of transmitted modes. To implement this technique, my strategy is to separate modes first optically and to use a relatively low complex digital signal processing (DSP). Thus the crosstalk between spatial modes should be minimized in the whole transmission line to retrieve the data. By using a multiplexer-demultiplexer and a fiber supporting six modes and inducing low crosstalk, I achieved 40 km long transmission of six modes each transporting 100 Gb/s on a single wavelength. Transmissions longer than 80 km need an amplifier supporting all modes to compensate the losses in the optical fiber. I thus built a five modes Erbium doped fiber amplifier with low crosstalk and >15 dB gain to achieve the transmission of five modes carrying each 100 Gbit/s in an 80 km long fiber with low complex DSP.

Dans cette thèse, nous étudions les applications aux mesures de précision à la limite quantique d'un peigne de fréquence optique dans le régime femtoseconde, ainsi que les fluctuations de sa structure spectrale. Pour cela, nous utilisons un formalisme emprunté au domaine de l'optique quantique. Nous démontrons que la structure du peigne peut effectivement être décomposée sur une base de modes, dont chacun est relié à un paramètre physique. À l'aide de mesures projectives, nous montrons qu'il est alors possible d'accéder à une information portée par le champ électromagnétique (tel le délai temporel d'une impulsion), ainsi qu'aux fluctuations de la source laser (en analogie, la gigue temporelle). Finalement, nous proposons l'élaboration d'un système pour générer deux faisceaux quantiques "comprimés en temps", puisqu'ils permettent de mesurer un délai avec une sensibilité accrue par rapport à l'utilisation de ressources classiques. / In this thesis, we investigate the usage of an optical femtosecond frequency comb for precision measurements at the quantum limit, as well as the fluctuations of the combs structure. We use a formalism that is borrowed from quantum optics to describe classical phenomenon. We show indeed that the comb structure can be decomposed on a basis of modes, where each of these is attached to a given physical parameters. In a projective measurement scheme, we show that it is then possible to measure an information carried by the electromagnetic field (such as a delay in time) as well as fluctuations from the laser source (in that example, the timing jitter). We finally propose a scheme to generate two beams that are "squeezed in time", since they allow to measure a delay with a better sensitivity than using classical resources.

L’imagerie super-résolue délivrée par l’optique adaptative permet d’imager la rétine à l’échelle cellulaire et rentre au service du diagnostic et du suivi de pathologie de l’oeil mais aussi à une meilleure connaissance de l’anatomie, des fonctions et des mécanismes de la rétine.Dans un premier temps nous avons défini la méthode permettant de positionner le centre de la fovéa ainsi que de mesurer la densité des cônes avec la meilleure répétabilité. Le centre de l’ellipse de plus fortes densités permet de positionner le centre de la fovéa. La densité des cônes est mesurée dans une fenêtre de 80 par 80 pixels à une excentricité mesurée sur un montage établi à partir de clichés réalisés tous les 2°.Un des aspects fondamental de ce projet est la réalisation d’une base de données cliniques normatives liées à des bio-marqueurs (densité, espacement et morphologie des cônes). En effet il est nécessaire de fournir des mesures quantitatives des structures visualisées. Cette étude a permis de caractériser la structure rétinienne d’une population saine ne présentant aucune maladie rétinienne, de façon à établir un référentiel de normalité. Cette étude nous a aussi permis de répondre aux questions laissées sans réponse par la littérature. Nous avons constaté que la densité des cônes différait nettement entre les méridiens horizontaux et verticaux. Nous avons également observé que la longueur axiale influait sur la densité des cônes exprimée en unité de surface mais pas en terme d'angle visuel, supportant l'hypothèse que la rétine s'étirait avec l'allongement du globe oculaire. Enfin, l'âge ne semble pas avoir d'impact sur la densité des cônes excepté à 2°.Nous nous sommes ensuite intéressé au lien entre l’acuité visuelle périphérique et l’espacement des cônes. Il est connu que les cellules ganglionnaires midgets (mRGC) sont responsables de la résolution visuelle. Mais, au niveau de la fovéa, chaque cône se connecte, via des cellules bipolaires, à une mRGC ON et OFF. Cette particularité anatomique rend la mesure de l’espacement entre les cônes un substitut observable aux cellules ganglionnaires permettant ainsi le lien avec l'acuité visuelle. Nous avons donc déterminé jusqu'à quelle excentricité les cônes ne sont plus un substitut observable des cellules ganglionnaires. Nous avons constaté que l’acuité visuelle est régit par l’espacement des cônes jusqu’à 2° d’excentricité, à la fois en rétine nasale et inférieure, soutenant l'idée que seulement 50% des mRGC fovéale détermine l’acuité visuelle (mRGC ON ou OFF). Au delà, l’espacement des cônes surestime l’acuité visuelle. Watson a développé un modèle permettant de prédire l’acuité visuelle sur la base de l’espacement entre les mRGC lui-même dérivé de l’espacement entre les cônes. Le modèle 50% (mRGC ON ou OFF) prédit également l’acuité visuelle dans le méridien vertical (inférieur) à 4° et 6° d'excentricité. Le long du méridien nasal, le modèle 50% sous-estime l’acuité visuelle. Un chevauchement partiel des champs récepteurs des mRGC ON + OFF pourrait en être la cause. Nous avons ensuite mesuré la densité des cônes dans les 48° centraux le long du méridien horizontal dans deux groupes, l’un présentant une histoire d’évolution myopique (i.e. allongement de l'oeil) et l'autre non. À ce jour, il n'existe qu’une seule étude ayant des mesures in-vivo de la densité des cônes au delà des 15° centraux. Cette étude nous a également permis d'affirmer que lors de l'évolution myopique, la rétine s’étirerait de manière uniforme dans la zone mesurée, excepté proche de la tête du nerf optique, où il semblerait qu'il y ait une adhérence plus forte. / The high-resolved imagery delivered by the adaptive optic is used to form pictures of the retina at the cellular level and to diagnose and follow up on eyes pathologies, but also to improve knowledge of the anatomy, functions and mechanisms of the retina.First we defined the method that allows us to position the center of the fovea and to measure the density of the cones with the best repeatability. The center of the ellipse of higher densities makes it possible to position the center of the fovea. The cone density is measured in a region of interest of 80 x 80 pixels to an eccentricity measured on a montage established from pictures made every 2°.One of the fundamental aspects of this project is the creation of a normative clinical database linked to bio-markers (density, spacing and morphology of cones). Indeed it is necessary to provide quantitative measures of the structures visualized. This study made it possible to characterize the retinal structure of a healthy population with no retinal disease, so as to establish a reference of normality. This study also allowed us to answer questions left unanswered by the literature. The density of the cones differs sharply between the horizontal and vertical meridians. We have also observed that the axial length influences cone density expressed in metric unit but not in terms of visual angle, supporting the hypothesis that the retina is stretched with the lengthening of the eyeball. Finally, age does not seem to have an impact on cone density except at 2°.We then examined the relationship between peripheral visual acuity and cone spacing. It is known that midget ganglion cells are in charge of visual resolution. But, at the fovea, each cone connects, via bipolar cells, to a midget ganglion cell ON and OFF. This anatomical particularity makes the measurement of the cone spacing an observable substitute for ganglion cells thus allowing the link with visual acuity. We have therefore determined to what eccentricity the cones are no longer an observable substitute for ganglion cells. We found that visual acuity is governed by the arrangement of cones up to 2° of eccentricity, both in nasal and inferior retinas, supporting the idea that only 50% of foveal mRGCs determine VA (mRGC ON or OFF). Beyond this, cone spacing over-samples ganglion cells. Watson developed a model to predict visual acuity based on the mRGC spacing, itself derived from the cone spacing. The 50% model (mRGC ON or OFF) also predicts visual acuity in the inferior meridian at 4° and 6° of eccentricity. Along the nasal meridian, the 50% model underestimates visual acuity. Partial overlap of the mRGC ON + OFF receptive fields may be the cause.Finally, we measured the cone density in the central 48° along the horizontal meridian in two study groups, one with a history of myopic evolution (i.e. elongation of the eye) and the other without. To this date, there is only one study with in-vivo measurements of cone density beyond the central 15°. This study also allowed us to assert that during myopic evolution, the retina stretches uniformly in the measured area, excepted near the optic nerve head, where it appears that there is a stronger adhesion.

L'optique quantique réalisée à l'échelle du nanometer est un défit crucial, surtout pour la caractérisation d'émetteur de photon unique. Ces émetteurs sont des défauts ponctuels dans des matériaux (quelques angströms) ou des structures confinées de quelques nanomètres. Une façon d'atteindre cette échelle est d'utiliser la cathodoluminescence (CL) dans un microscope électronique à transmission à balayage (CL-STEM) [1]. Cependant, lorsque l'on cherche à étudier les propriétés statistique d'émission de la lumière sortant d'une expérience de CL, ce qui est nécessaire pour étudier par exemple la nature quantique d'émetteur de photon unique (SPE), une expérience dédiée s'ajoutant à l'expérience de CL-STEM doit être réalisée. Quelques mois avant mon arrivé dans le groupe STEM du LPS, une expérience d'interférence des intensités (HBT) qui mesure la fonction d'autocorrélation g(2)(τ) du signal de CL a été construit [2]. Il est bien connu que la signature univoque d'un SPE en photoluminescence (PL) est l'antibunching, c'est à dire que le g(2)(τ) est toujours inférieur à un. Il a été récemment démontré que lorsque seulement un SPE est excité la CL-STEM est similaire à la PL sur un célèbre SPE, le centre NV dans le diamant. Dans cette thèse nous montrerons comment la CL-STEM a permis de caractériser un nouveau défaut ponctuel dans le h-BN, montrant la pertinence de l'expérience HBT dans un CL-STEM pour découvrir et caractériser de nouveaux SPE. Cependant, en étudiant l'excitation de multiple SPE en CL, on a découvert un nouveau phénomène d'émission, caractérisé par un grand effet de regroupement (bunching) dans la fonction g(2) (g(2)(0) > 35), en complète contradiction avec les mesures de PL et ce que l'on pourrait attendre (g(2)(0)< 1). Dans mon manuscrit de thèse, cet effet surprenant a été expérimentalement étudié, expliqué théoriquement et appliqué à la mesure de temps de vie à l'échelle du nanomètre. Parce que l'optique quantique est souvent liée à la plasmonique quantique, je présenterai pour conclure une proposition théorique en collaboration avec Javier Garcia de Abajo pour étudier la plasmonique quantique dans un microscope électronique à transmission à balayage. / Quantum optics performed at the nanometer scale is an important challenge, especially for quantum emitters characterization. They can be point defects in material (few ang- ströms) or confined structures of a few nanometers. A way to reach this scale is by using cathodoluminescence (CL) performed in a scanning transmission electron microscope (CL- STEM), which has only recently been done [1]. However, when aiming at studying the statistical properties of the light coming out of a CL experiment, which is necessary to e. g. study the quantum nature of Single Photon Emitters (SPE) emission, dedicated expe- riments on top of regular CL ones have to be designed. Few months before my arrival in the STEM-group of the LPS, an intensity interferometry experiment (HBT) that measures the autocorrelation function g(2) of the CL signal intensity was built [2]. It is well known that the clear signature of SPE as measured in photoluminescence (PL) is antibunching in the g(2)(τ), namely that the autocorrelation function is always less than one. It was re- cently demonstrated on a famous SPE, the Nitrogen vacancy (NV) defect in diamond, that CL-STEM is similar to PL when only one SPE is involved. In this thesis we will see how CL-STEM allowed to characterize a new point defect in h-BN, showing the relevance of HBT experiments in a CL-STEM for discovering and characterizing new SPE. However, by studying the excitation of multiple SPE in CL, we discovered a new emission phenomenon, characterized by a huge bunching effect of the g(2)(τ) function (g(2)(0) > 35), in complete contradiction to PL measurements and expectations (g(2)(0)<1). In my thesis manuscript, this surprising effect will be experimentally investigated, theoretically explained and applied to lifetime measurement at the nanometer scale. Because quantum optics is often linked to quantum plasmonics, I will present, to conclude, a theoretical proposal, in collaboration with J. Garcia de Abajo, about quantum plasmonics measurement in a STEM.

L'objectif est de comprendre d'effet de la turbulence optique sur la mesure au sol du rayon solaire. La mesure du rayon solaire avec précision est importante pour les modèles de structure et d'évolution solaire et stellaire. En plus l'activité solaire a une influence certaine sur le climat terrestre. Le travail de thèse a porté sur la calibration et l'exploitation de données issues des télescopes SODISM2, dédié à la mesure du rayon solaire par imagerie pleine, et MISOLFA un moniteur de turbulence qui permet d'estimer les paramètres spatio-temporels de celle-ci. Les premières mesures de MISOLFA montrent sa capacité pour l'extraction des profils de la turbulence et des paramètres intégrés à partir des fluctuations des angles d'arrivées observées sur le bord solaire. Les paramètres spatiaux issus des fluctuations d'intensité dans la voie pupille montrent un bon accord avec les paramètres issus de la voie image. Les premières mesures du temps caractéristique des angles d'arrivée ont été également obtenues qui donnent une valeur moyenne de 5.3 ms sur une année de mesures. SODISM2 est la copie d'un instrument à bord du satellite PICARD (2010-2014). Les premières mesures de cet instrument montrent une grande stabilité et une dispersion de l'ordre de 200 mas. Une tendance à la baisse de l'ordre de 12 mas/an a été également observée mais elle demeure non significative compte tenu de la dispersion. Une nouvelle méthode a été élaborée pour l'obtention des flat field en utilisant les cartes de contrastes. Des simulations numériques d'imagerie à travers la turbulence montrent un effet systématique des paramètres de la turbulence sur l'estimation du rayon et de la largeur du limbe / The objective is to understand the effect of optical turbulence on ground-based solar radius measurements. The measurement of the solar radius with accuracy is important for models of solar and stellar structure and evolution. In addition solar activity has an evident influence on the terrestrial climate. The work focused on the calibration and exploitation of data obtained by two telescopes: SODISM2 dedicated to the measurement of the solar radius by full-disk imaging, and MISOLFA a turbulence monitor which allows to estimate the turbulence spatio-temporal parameters. The first measurements of MISOLFA show its capacity for the extraction of turbulence profiles and integrated parameters from the angle-of-arrival fluctuations observed on the solar edge. The spatial parameters estimated from the intensity fluctuations in the pupil plane show a good agreement with the parameters coming from the image plane. The first measurements of the angle-of-arrival characteristic time have also been obtained which give an average value of 5.3 ms over a year of measurements. SODISM2 is the qualification model of an instrument on board the PICARD satellite (2010-2014). The first measurements of this instrument show a high stability and a dispersion of the order of 200 mas (milli-arcseconds). A downward trend on the order of 12 mas/year was also observed but it is not significant given the dispersion of the measurements. A new method was developed for obtaining flat fields using contrast maps. Numerical simulations of imaging through turbulence show a systematic bias introduced by the effect of the turbulence parameters on the estimation of the radius and the limb width

Les communications aux fréquences terahertz sont étudiées dans un contexte de transmissions en espace libre. L’objectif de la thèse est de proposer une étude comparative de différentes topologies d’électrodes supérieures appliquées aux photodiodes UTC ainsi qu’un module d’intégration de ces composants. Ces composants permettent de réaliser des liens de communications sans fils aux fréquences terahertz. Une étude bibliographique évalue les domaines d’applications de ces fréquences, dont le nombre est croissant cette dernière décennie. Les sources terahertz existantes sont ensuite étudiées en fonction des performances et de leur domaine spectrale d’émission. Les photoréponses et puissances émises pour différentes structures de photodiodes PIN, UTC et TTR utilisées en photomélangeur sont comparées au-delà de 60 GHz. Les modules d’intégrations développées et les différentes méthodes d’intégrations sont détaillés dans la dernière partie du premier chapitre. Le second chapitre présente une étude théorique, numérique et expérimentale des photodiodes UTC réalisées. L’utilisation d’une électrode supérieure dédiée et l’étude de différents motifs est développée afin de limiter la dépendance à la polarisation optique de la structure, afin d’en augmenter la fiabilité dans un contexte de transmission de données vidéos aux fréquences terahertz. Un module d’intégration dédiée, en guide WR-3, pour ces photodiodes, est étudié numériquement sous le logiciel CST ainsi que les lignes de transmissions au récepteur. Enfin, les liens terahertz réalisés et les performances correspondantes sont résumées dans le dernier chapitre. / The terahertz frequency communications are studied in a context of free space transmissions. The objective of this thesis is to propose a comparative study of different topologies of top electrode applied to UTC photodiode and a module for packaging this type of components. Those components permit to produce wireless communications links at terahertz frequencies. A bibliographic study evaluates the areas of applications for this frequency band. Then, current terahertz sources are studied according to the performances and their spectral emission domain. The photoresponses and the power emitted for different structures of PIN, UTC, and TTR photodiodes used like photomixer are compared beyond 60 GHz. The packaging and the different modules of integration are detailed in the last part of this first chapter. The second chapter presents a theoretical, numerical and experimental study of UTC photodiodes. The use of a dedicated top contact and the study of different patterns are developed in order to limit the optical polarization dependence of this structure, in order to increase the reliability in a context of data video transmission at terahertz frequencies. A dedicated WR-3 packaging module for these photodiodes is studied numerically under CST software and lines of transmission are studied in receiver. Finally, the terahertz links and the corresponding performances are summarized in the last chapter.