L'objectif de cette thèse est d'étudier une technique de combinaison cohérente de faisceaux : l'amplification paramétrique optique (OPA) à multiple pompes. Cette technique permet de transférer instantanément l'énergie de nombreuses pompes en un unique faisceau signal sans stockage d'énergie, et ainsi s'affranchissant d'effets thermiques dans le milieu amplificateur. Ceci peut s'avérer intéressant pour combiner l'énergie de multiples lasers à fibre et réaliser l'amplification à forte cadence de lasers très énergétiques ou d'impulsions à spectre large. A l'aide d'un code de calcul général et d'une étude expérimentale utilisant comme cristal non linéaire du BBO ou du LBO, nous calculons dans un premier temps la localisation des pompes autour du signal à amplifier, ainsi que les tolérances angulaires correspondantes qui déterminent la criticité d'alignement d'une telle configuration. Nous nous intéressons ensuite aux mécanismes de recombinaisons parasites entre une pompe et l'idler correspondant à une autre pompe. Après avoir démontré expérimentalement que ces recombinaisons peuvent dégrader les caractéristiques spatiales et spectrales du signal amplifié, nous montrons qu'il est possible d'éliminer ces risques de couplages néfastes en écartant suffisamment les pompes entre elles. Une modélisation originale de l'OPA multi-pompes suggère de relier ces phénomènes parasites aux effets des réseaux résultant des interactions entre les différentes pompes. La dernière partie présente l'expérience d'OPA à 5 pompes qui nous a permis d'atteindre un rendement de transfert énergétique des pompes vers le signal de 27%, et obtenir ainsi un signal plus énergétique que chaque pompe prise séparément.

Ce travail est consacré 'a l'étude des propriétés optiques non linéaires de PPLN:5%MgO et CdSiP2, la motivation étant le développement de sources paramétriques optiques dans les seconde et troisième bandes de transmission de l'atmosphère. Ces deux cristaux ont été polis sous forme de sphère pour réaliser des mesures de génération de second harmonique et de génération par différence de fréquences dans toutes les directions en gardant une incidence normale. Les expériences sur sphère de PPLN:5%MgO ont d'abord permis de valider la théorie du quasi-accord de phase angulaire (QAPA), une configuration générale correspondant 'a une propagation des ondes selon une direction quelconque par rapport au vecteur réseau. Nous avons expérimentalement confirmé que le QAPA permet l'existence d'un domaine spectral plus 'étendu et de plus grande acceptance spectrale que l'accord de phase par bir'efringence. Toutes ces mesures ont aussi permis d'affiner les équations de Sellmeier de PPLN:5%MgO. Les propriétés non linéaires exhaustives de CdSiP2, un nouveau cristal non linéaire, ont été mesurées sur toute sa fenêtre de transparence. La possibilité de générer des longueurs d'onde au-delà de 8 μm par différence de fréquences impliquant une onde 'a 1.064 μm a été confirmée. Les mesures des directions d'accord de phase de génération de second harmonique de différence de fréquences ont permis d'affiner les équations de Sellmeier. Enfin, le seuil de dommage optique de CdSiP2 a été mesuré et comparé 'a AgGaS2, qui est son principal concurrent pour la génération dans l'infrarouge au-delà de 8 μm. Tous les résultats obtenus constituent une solide base pour les prochaines études consacrées 'a la conception de dispositifs paramétriques optiques pour l'infrarouge. Mots clés : génération paramétrique infrarouge, quasi-accord de phase angulaire, optique non linéaire.

Ce travail de thèse traite de la détection et du diagnostic des défaillances par analyse du courant statorique dans les entraînements mécaniques à base de machine asynchrone. En se basant sur des travaux ultérieurs un modèle du signal en présence de défaut est présenté. Pour estimer les paramètres du modèle, nous proposons une technique statistique basée sur le Maximum de Vraisemblance et une approche basée sur les sous-espaces signal/bruit. Ces techniques ont été développées pour analyser des courants statoriques dans le cas stationnaire et non-stationnaire. Ces techniques permettent de révéler la présence d'une défaillance et de mesurer sa sévérité. Les résultats de simulation sur des signaux issus d'un modèle de la machine asynchrone, basé sur les circuits électriques magnétiquement couplés, permettent de valider les méthodes de détection proposées et démontre l'intérêt des techniques afin d'extraire de façon automatique un indicateur de défaut. L'étude est complétée par une validation expérimentale sur des signaux issus d'un banc expérimental pour la détection des défauts de roulement.

La spectrométrie de masse, en particulier le couplage HPLC/MRM3, est un outil bien adapté au diagnostic in vitro, particulièrement en microbiologie clinique. L'utilisation en routine de cette technologie est cependant tributaire de sa sensibilité et de sa spécificité. Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier la possibilité d'éjecter et de détecter simultanément et de façon sélective des ions de ratio masse/charge donnés, ceux-ci étant confinés dans un piège ionique quadrupolaire. Cette approche permet de supprimer les étapes de balayage en masse et d'intégration mathématique du signal en mode MRM3 ce qui permet de gagner à la fois en sensibilité et en spécificité (en diminuant le temps de cycle et en diminuant le rapport signal sur bruit). Cet objectif a été poursuivi premièrement par une étude théorique approfondie des équations du mouvement des ions dans un piège radiofréquence ; deuxièmement par une étude numérique de la stabilité de ces équations et enfin troisièmement par une validation expérimentale de ces résultats théoriques. La présentation de ces trois approches fait l'objet du présent mémoire

Pour certaines applications, les lasers offrent un choix trop restreint de longueurs d'ondes, et une faible accordabilité. Ces limitations viennent du fait que l'effet laser utilise des résonances atomiques. L'optique non-linéaire permet de s'en affranchir c'est un phénomène non résonnant, donc peu sélectif en longueur d'onde. Néanmoins elle présente des caractéristiques particulières : trois fréquences différentes mises en jeu, l'absence de stockage d'énergie, et le rôle primordial de la phase relative entre les ondes. Dans ce travail nous mettons à profit ces specificités pour mettre en forme spectralement ou temporellement l'émission de lumière dans des sources infrarouges. La première source réalisée est un oscillateur paramétrique optique (OPO) à 3 μm utilisa! nt deux cristaux de KTA. Ses performances sont discutées en régime nanoseconde. Puis nous réalisons un OPO à cristal de PPLN générant des impulsions courtes sous pompage continu par modulation active des pertes. Nous proposons ensuite d'utiliser un absorbant saturable pour verrouiller passivement les modes d'un OPO continu présentant un fort désaccord de vitesse de groupe entre la pompe et le signal. Enfin, nous considérons le cas des sources intégrant à la fois un milieu laser et un dispositif non-linéaire. Nous présentons d'abord un miroir non-linéaire à base de PPLN intégré dans un laser Cr:ZnSe, permettant de produire des impulsions picosecondes accordables autour de 2,5 μm. Nous proposons ensuite de généraliser ce principe en intégrant un OPO dans un laser afin de réaliser une source ultrabrève compacte et accordable.

Face aux enjeux climatiques actuels, le secteur bâtiment est encouragé à réduire sa consommation énergétique tout en préservant le confort des occupants. C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet ANR PRECCISION qui vise au développement d’outils et de méthodes pour la gestion énergétique optimisée des bâtiments qui nécessitent l’utilisation de modèles thermiques dynamiques. Les travaux de thèse, effectués entre le G2Elab et le G-SCOP, se sont focalisés sur les problématiques liées à l’estimation paramétrique de ces modèles. En effet, les incertitudes liées aux phénomènes mal maîtrisés et la nature des modèles rendent le calibrage des paramètres des modèles délicat. Cette procédure complexe n’est à ce jour pas systématisable : les modèles auto-regressifs ont une faible capacité d'extrapolation car leur structure est inadaptée, tandis que les modèles physiques sont non-linéaires par rapport à de nombreux paramètres : les estimations conduisent à des optimums locaux fortement dépendant de l'initialisation. Pour lever ce verrou, plusieurs approches ont été explorées à partir de modèles physiques adaptés pour lesquels des études sur l’identifiabilité ont été menées sur une plateforme expérimentale : PREDIS MHI. Différentes stratégies d'optimisation sont alors proposées visant à déterminer les paramètres qui peuvent être recalés. La première approche repose sur une analyse a priori de la dispersion paramétrique, la seconde repose sur une procédure de méta-optimisation qui détermine dynamiquement, au fur et à mesure d'une séquence d'optimisations, les paramètres à recaler. Les résultats sont analysés et comparés à diverses approches (modèles universels, identification « naïve » de tous les paramètres d’un modèle physique, algorithme génétique, …) à travers différents cas d'application. / In order to tackle the actual climate issues, the building field is encouraged to reduce his energetic consumption without changing the occupant’s comfort. In this context, the aim of the ANR PRECCISION project is to develop tools and methods for energetic management of the buildings which needs the use of dynamical thermal models. The PHD works, realise between the G2Elab and the G-SCOP, was focused on models parametric estimation issues. Indeed, uncertainties due to unknown phenomena and the nature of models lead to difficulties for the calibration of the models. Nowadays, this complex procedure is still not automatable: auto-regressive models have a low capacity to extrapolate because of their inadequate structure, whereas the physical models are non-linear regarding many parameters: estimations lead towards local optimums which highly depend on the initial point. In order to eliminate these constraints, several approaches have been explored with physical models adapted for which identifiability studies have been reached on an experimental platform: PREDIS MHI. Different optimisation strategies will be proposed in order to determine the parameters which can be estimated. The first approach uses an analyse a priori of the parametric dispersion, the second one use a meta optimisation which dynamicaly determined as the optimisation sequence, the parameters which can be readjusted. The results are analysed and compared to several approaches (universal models, “simple” identification of all the parameters of a physical model, genetic algorithm …) in different application cases.

Les bâtiments devenant de plus en plus performants énergétiquement, l'impact de l'activité humaine devient prépondérante. Afin de limiter cet impact, les bâtiments ont tout d'abord vu leur niveau d'automatisation augmenter. Toutefois, des études menées dans des bâtiments résidentiels et de bureaux ont mis en évidence que l'automatisation ne réduisait pas l'écart entre la consommation d'énergie prévue en phase de conception la consommation d'énergie réellement constatée. Afin d'atteindre une faible consommation en phase d'exploitation du bâtiment, les occupants doivent être impliqués dans la gestion d'énergie. Le travail proposé fait partie d'un projet de recherche visant à mettre en place un gestionnaire énergétique redonnant le pouvoir aux occupants via des services énergétiques. Ces services permettront à l'utilisateur de définir ses propres objectifs et le conseillera sur les meilleures actions à mettre en place pour les atteindre. Une analyse de la littérature sociologique est menée afin de permettre l'implémentation de services pertinents et favorisant de réels et durables changements de comportement. La mise en place de ces services requiert un modèle thermique et aéraulique du bâtiment faciles à configurer et ne nécessitant aucune donnée experte. Le travail présenté dans cette thèse se concentre sur l'implémentation d'un tel modèle. Cela implique de définir dans un premier temps la structure de modèle adéquate : permettant d'atteindre à la fois les précisions requises à la prédiction à horizon 24 heures tout en ne nécessitant que peu d'informations expertes. Dans un deuxième temps, il s'agit d'étudier les différentes méthodes d'estimation paramétrique répondant au cahier des charges. Des validations du modèle sont faites sur deux cas d'études réel : un bureau et un appartement. Cette thèse décrit la méthodologie nécessaire à la détermination de structures de modèles pertinentes. Ces structures doivent être génériques afin de s'adapter à la fois à des cas d'études mono et multi-zones. De plus, elles doivent se baser sur le moins de capteurs et de connaissance experte possible. / As buildings become more energy-efficient, the effect of human activities on their global consumption increases. To limit this impact, a first attempt was made to increase the level of automation in buildings. However, from surveys led in residential and office buildings, Carassus and Sidler conclude that automation does not reduce the gap between predicted and effective consumption. This work reveals that static rules can not be sufficient. In order to reach the goal of low energy consumption in the operation phase of buildings, occupants must then be involved in the energy management process. The proposed work is part of a research project focusing on a system embedding energy services with a high level of interaction to empower users with energy services. The role of these energy services is to allow users to define their own objective and consequently generate information and advice regarding the best strategies to apply on building systems (HVAC systems, sun-shading devices, windows opening,…) and envelope configuration. An analysis of the sociological literature was made in order to implement relevant services for the users, favouring real and durable changes in their behaviours. Some of these services require thermal and aeraulic behavioural models easy to set up and little expert knowledge. This thesis focuses on the development and implementation of a model relevant for energy management end-user services. It involves to deal with the definition of relevant model structures together with parameter estimation methods to tune the parameter values. The model must be simple enough to ease its set up with estimation and prediction capabilities. The limits in terms of complexity and computational time are discussed. The energy management services should be configured by occupants thus it must not require much expert knowledge. Consequently, some sensors are needed to estimate the thermal and aeraulic model. Tests have been performed to limit the needed instrumentation. Relevant model structures are discussed because they should be generic: it should adapt to both mono-zone and multi-zone case studies and it should be based on a minimal number of sensors and require little expert knowledge.

Plusieurs auteurs ont proposé récemment des modèles et des algorithmes pour l'estimation nonparamétrique de mélanges multivariés finis dont l'identifiabilité n'est pas toujours assurée. Entre les modèles considérés, l'hypothèse des coordonnées indépendantes conditionnelles à la sous-population de provenance des individus fait l'objet d'une attention croissante, en raison des développements théoriques et pratiques envisageables, particulièrement avec la multiplicité des variables qui entrent en jeu dans le framework statistique moderne. Dans ce travail, nous considérons d'abord un modèle plus général supposant l'indépendance, conditionnellement à la composante, de blocs multivariés de coordonnées au lieu de coordonnées univariées, permettant toute structure de dépendance à l'intérieur de ces blocs. Par conséquent, les fonctions de densité des blocs sont complètement multivariées et non paramétriques. Nous présentons des arguments d'identifiabilité et introduisons pour l'estimation dans ce modèle deux algorithmes méthodologiques dont les procédures de calcul ressemblent à un véritable algorithme EM mais incluent une étape additionnelle d'estimation de densité: un algorithme rapide montrant l'efficacité empirique sans justification théorique, et un algorithme lissé possédant une propriété de monotonie comme certain algorithme EM, mais plus exigeant en terme de calcul. Nous discutons également les méthodes efficaces en temps de calcul pour l'estimation et proposons quelques stratégies. Ensuite, nous considérons une extension multivariée des modèles de mélange utilisés dans le cadre de tests d'hypothèses multiples, permettant une nouvelle version multivariée de contrôle du False Discovery Rate. Nous proposons une version contrainte de notre algorithme précédent, adaptée spécialement à ce modèle. Le comportement des algorithmes de type EM que nous proposons est étudié numériquement dans plusieurs expérimentations de Monte Carlo et sur des données réelles de grande dimension et comparé avec les méthodes existantes dans la littérature. En n, les codes de nos nouveaux algorithmes sont progressivement ajoutés sous forme de nouvelles fonctions dans le package en libre accès mixtools pour le logiciel de statistique R. / Recently several authors have proposed models and estimation algorithms for finite nonparametric multivariate mixtures, whose identifiability is typically not obvious. Among the considered models, the assumption of independent coordinates conditional on the subpopulation from which each observation is drawn is subject of an increasing attention, in view of the theoretical and practical developments it allows, particularly with multiplicity of variables coming into play in the modern statistical framework. In this work we first consider a more general model assuming independence, conditional on the component, of multivariate blocks of coordinates instead of univariate coordinates, allowing for any dependence structure within these blocks. Consequently, the density functions of these blocks are completely multivariate and nonparametric. We present identifiability arguments and introduce for estimation in this model two methodological algorithms whose computational procedures resemble a true EM algorithm but include an additional density estimation step: a fast algorithm showing empirical efficiency without theoretical justification, and a smoothed algorithm possessing a monotony property as any EM algorithm does, but more computationally demanding. We also discuss computationally efficient methods for estimation and derive some strategies. Next, we consider a multivariate extension of the mixture models used in the framework of multiple hypothesis testings, allowing for a new multivariate version of the False Discovery Rate control. We propose a constrained version of our previous algorithm, specifically designed for this model. The behavior of the EM-type algorithms we propose is studied numerically through several Monte Carlo experiments and high dimensional real data, and compared with existing methods in the literature. Finally, the codes of our new algorithms are progressively implemented as new functions in the publicly-available package mixtools for the R statistical software.

Cette thèse présente la nouvelle implémentation de la Verified Polyhedra Library (VPL), une bibliothèque efficace de calcul polyédral.Elle fournit des opérateurs certifiés en Coq, s'appliquant sur des représentations en contraintes.La version précédente souffrait d'inefficacité lors d'opérateurs cruciaux, à savoir l'élimination de variables et l'enveloppe convexe.Dans ce document, je présente des améliorations importantes qui bénéficient à la modularité, la simplicité et au passage à l'échelle de la bibliothèque:le processus de certification est généralisé et simplifié;les conditions polynomiales sont maintenant traitées;Les calculs qui n'impliquent pas de certification sont effectués en flottant;de nouveaux algorithmes sont fournis pour la minimisation de représentation et la détection d'égalités implicites.D'un côté, l'implémentation d'un solveur de problèmes de Programmation Linéaire Paramétrique (PLP) a mené à une meilleure efficacité tant en nombre de contraintes que de générateurs.L'élimination de variables et l'enveloppe convexe sont tous deux encodés en problème PLP.Le PLP est un outil générique possédant de nombreuses applications, et qui permet d'éviter la génération de redondances grâce à l'utilisation d'une contrainte de normalisation.De plus, nous proposons de nouveaux opérateurs pour la gestion des contraintes polynomiales, l'un d'entre eux étant également encodé en tant que problème PLP.De l'autre, la certification de la bibliothèque a été grandement optimisée et simplifiée.La VPL suit un paradigme de vérification a posteriori, où les calculs non triviaux sont effectués par des oracles externes générant des témoins de correction.Ces témoins sont ensuite validés par un vérifieur écrit en Coq.Grâce à un cadre de certification puissant et innovant, le Polymorphic Factory Style (PFS), la plupart des aspects délicats de la génération de témoins sont maintenant évitée.La souplesse du PFS est démontrée par la création d'une tactique en COQ qui découvre les égalités implicites en arithmétique linéaire. / This thesis presents the design and implementation of the Verified Polyhedra Library (VPL), a scalable library for polyhedral calculus.It provides Coq-certified polyhedral operators that work on constraints-only representation.The previous version was inefficient on crucial operations, namely variable elimination and convex hull.In this work, I present major improvements that have been made in scalability, modularity and simplicity:The certification process is generalized and simplified;Polynomial guards can now be handled;Computations that do not involve certification use floating-points;New algorithms are presented for minimization and detection of implicit equalities.On the one hand, the implementation of a solver for Parametric Linear Programming (PLP) problems led to an improved scalability both in dimension and in number of constraints.Variable elimination and convex hull are now encoded as such.PLP is a generic tool that has many applications, and that avoids generating redundancies thanks to a normalization constraint.Additionally, we provide new operators for handling multivariate polynomials, one of which being also encoded as a PLP problem.On the other hand, the certification part of the library has been greatly optimized and simplified.The VPL follows a result-verification paradigm, where complex computations are performed by untrusted oracles that generate witnesses of correctness, themselves validated by a certified Coq checker.Thanks to an innovative and powerful certification framework known as Polymorphic Factory Style (PFS), most cumbersome parts of the witness generation are now avoided.The flexibility of PFS is attested by the creation of a Coq tactic for learning equalities in linear arithmetic.

Durant le vol d'un aéronef, la collision avec un oiseau est un risque important que les autorités de certification imposent de prendre en compte. Dans le cas du choc sur pointe avant, la protection du fond pressurisé est assurée par un bouclier. La compréhension du comportement d'une telle structure sandwich sous impact est essentielle pour permettre l'amélioration des boucliers existants. Ces travaux ont pour buts de comprendre l'influence des différents paramètres de conception du bouclier sur son comportement et sur la protection de la cible, et de mettre en place une méthodologie pour réaliser une telle étude. Pour cela, un modèle éléments finis générique est créé pour être utilisé dans l'étude paramétrique. Une méthode de mesure de la déformée est proposée pour permettre la comparaison rapide d'un grand nombre de cas et la compréhension du comportement de chaque bouclier. Elle s'appuie sur la décomposition de la déformée en trois modes : Indentation, Flexion et Écrasement. Une étude de criblage est ensuite réalisée pour classer les paramètres de définition par ordre d'influence. L'étude paramétrique est réalisée sur les six paramètres les plus influents. Un plan d'expérience de type carré Latin est choisi et sept grandeurs différentes sont suivies. Le cadre des processus gaussiens est utilisé pour créer des modèles réduits, qui sont utilisés pour étudier l'évolution du comportement du bouclier sur l'ensemble du domaine à l'aide d'analyses de sensibilité. Les effets de chaque paramètre sont identifiés et expliqués. Enfin, une méthode pour l'utilisation de ces modèles réduits dans le cadre d'optimisations est proposée. / During an aircraft flight, the possible collision with a bird is a major threat, and the certification authorities require to take ît into account. In the case of a nose strike, the pressurized bulkhead is protected by a shield. Understanding the behaviour under impact of such a sandwich structure is essential. This work has two main goals: understanding the design parameters influence on the shield behaviour, and propose a methodology to conduct this study. Firstly, a generic finite element model is created to be used in a parametric study. A tool to measure the shield deformation is proposed to make it possible to easily compare the behaviour of different shields and to help understanding the behaviour of a shield. This tool is based on the projection ofthe shield deformation on a basis comprising three modes: Indentation, Bendîng and Crushing. A screening study is then conducted to rank the design parameters with respect to their influence. A parametric study is then conducted on the six first parameters. A Latin hyper-square is used for the design of experiment and seven different quantifies are studied. The Gaussian processes framework is used to create surrogates models. Global sensitivity analyses are then conducted to study the variation of the shield behaviour in the whole design space. The effects of each parameterare measured and explained. Finally, a method to minimize the shield mass, using the surrogate models to enforce minimal target protection criteria, is presented.