Ce projet vise l'étude de la thermodésorption laser sur un dépôt de polytétrafluoroéthylène (téflon) dans une source ionique LDTD dans le but d'améliorer la détection de certaines molécules qui sont thermiquement instables ou qui ont une faible volatilité. Trois types de téflon ont été déposés sur des supports à échantillons de type LazWellTM : du téflon JAL a été vaporisé sur la feuille d'acier inoxydable avant le montage du support; un ruban de téflon a été étiré, déposé puis aminci sur la feuille d'acier inoxydable aussi avant le montage du support; une suspension de microbilles de téflon a été déposée au fond des puits du support après le montage de celui-ci. Ces dépôts ont occasionné de la suppression ionique au sein de la source ionique ainsi qu'une congestion de l'orifice du spectromètre de masse lors des analyses. La détection des analytes a été tout de même possible, mais à une sensibilité moindre qu'espérée. Ce mémoire présente également une discussion sur la composition des différents téflons utilisés ainsi que sur leur ionisation. De plus, on y discute de la facilité à analyser des produits à faible tension de vapeur que sont le Santovac® 5 et l 'huile de silicone DC 705.

La miniaturisation des systèmes optiques, notamment des systèmes grand angle, est un sujet d’actualité qui revêt une grande importance. La réduction en taille des composantes optiques permet l’intégration de caméras dans une plus vaste gamme d’applications. Une amélioration constante des techniques de production ont permis jusqu’à présent de grandes avancées dans le domaine de la miniaturisation, mais aujourd’hui d’autres techniques doivent être développées dans le but de miniaturiser d’avantage. Le but de ce projet de doctorat est d’adapter et de développer des techniques de miniaturisation applicables à des systèmes optiques grand angle. À travers l’étude des diverses techniques de miniaturisation, la lentille repliée joint à l’imagerie à fovéa et la correction d’aberration via l’imagerie plénoptique ont été retenus comme candidats permettant la miniaturisation de caméra grand angle. Le Chapitre 3 dresse un portrait global des différentes avenues empruntées dans la littérature permettant la miniaturisation de système optique. Une courte description des techniques est présentée ainsi que les raisons pour lesquelles certaines furent écartées. Un design original d’endoscope miniature grand angle est présenté au Chapitre 4, de même que l’ensemble du processus de conception et de tolérancement. L’utilisation d’un repli dans le système permet de réduire la taille effective du système. L’utilisation de l’imagerie à fovéa est utilisée afin de contrôler le grandissement dans les régions d’intérêts. Deux versions de l’endoscope présentant des variations différentes de leur lfl sont analysées. Il est montré qu’un contrôle actif de la distorsion au moment du design peut permettre de maintenir les performances d’un système optique dans certaines régions clés du champ de vue tout en réduisant le nombre d’éléments qui le compose. Un algorithme de reprojection économe permettant de reconstruire une image plénoptique aberrée est présenté au Chapitre 5. Il est montré, à travers des simulations, qu’il est possible de corriger des aberrations présentes dans un système optique. Les cas monochromatiques, polychromatiques et grand angle furent abordés et corrigés avec succès. Il a aussi été démontré que l’algorithme de correction n’amplifiait pas le bruit présent dans les images d’origines. Finalement, un prototype simple de caméra plénoptique a été conçu et testé en laboratoire. / The miniaturization of optical systems, particularly wide-angle systems, is a subject of great importance. The reduction in size of optical components allows the integration of cameras in a wider range of applications. Even though continuous improvements in production techniques have led to great advances in the field of miniaturization, new techniques have to be developed in order to further miniaturize. The aim of this PhD project is to adapt and develop miniaturization techniques applicable to wide-angle optical systems. Through the study of various miniaturization techniques, the folded lens joined to foveated imaging and the correction of aberration via plenoptic imaging were retained as candidates allowing the miniaturization of wide-angle camera. Chapitre 3 gives an overall picture of the various avenues used in the literature for the miniaturization of optical systems. A short description of the techniques is presented as well as the reasons why some were discarded. An original miniature wide-angle endoscope design is presented in Chapitre 4, as well as the entire design and tolerancing process. The use of a fold in the system reduces the effective size of the system. Foveated imaging is used to control magnification in areas of interest. Two versions of the endoscope with different variations of their lfl are analyzed. It is shown that active control of distortion at during design can maintain the performance of an optical system in certain key regions of the field of view while reducing the number of elements that compose it. A reprojection algorithm for reconstructing an aberrated plenoptic image is presented in Chapitre 5. It is shown, through simulations, that it is possible to correct aberrations present in an optical system. Monochromatic, polychromatic and wide angle cases were successfully addressed and corrected. It was also demonstrated that the correction algorithm do not amplify the noise present in the original image. Finally, a simple prototype of a plenoptic camera was designed and tested in the laboratory.

Ce mémoire porte sur la génération de supercontinuum (SC) dans l’infrarouge moyen (mid-IR) à partir de fibres optiques à saut d’indice en vue d’aider l’innovation de la prochaine génération de systèmes lasers spectroscopiques autant en télédétection qu’en microscopie. Une revue exhaustive de littérature ainsi qu’une explication des bases théoriques de la génération de SC mid-IR sont présentées. Deux résultats d’impact ont été obtenus au cours des travaux. D’abord, le premier SC de type cascade s’étalant jusqu’à 8 μm a été démontré, et ce via une fibre optique d’AsSe monomode par un pompage d’impulsions picosecondes amplifiées. Ensuite, le premier SC atteignant une puissance moyenne de l’ordre du watt a été démontrée dans une fibre d’AsSe/AsS. Ce dernier résultat a été possible grâce au développement d’un laser à fibre ultrarapide amplifié émettant des impulsions hautement énergétiques à 3.6 μm et, aussi, à la déposition d’une couche mince antireflet d’Al2O3. / This thesis focuses on the generation of supercontinuum (SC) in the mid-infrared (mid- IR) from step-index optical fiber in order to help the next generation of spectroscopic laser systems in both remote sensing and micro-spectroscopy applications. A comprehensive review of the literature as well as an explanation of the theoretical basis of mid-IR SC generation is presented. Two impact results were obtained during the master. First, the first cascaded SC up to 8 μm was demonstrated via a single-mode AsSe optical fiber by pumping with amplified picosecond pulses. Then, the first SC reaching an average power in the watt-level was demonstrated in an AsSe fiber, thanks to the amplified femtosecond fiber laser emitting high energy pulses at 3.6 μm and the deposition of a Al2O3 anti-reflection coatings.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Ce mémoire de maîtrise porte sur l’obtention d’une preuve de concept d’antenne textile capable de transmettre des données pertinentes, telles qu’un électrocardiogramme. Les antennes ont été fabriquées à l’aide de méthodes de métallisation chimique. En particulier, la déposition d’argent et de cuivre par réduction chimique ainsi que l’électrodéposition de cuivre ont été utilisés afin de métalliser des capillaires de différents matériaux. Ces capillaires ont été configurés en antennes filaires pour obtenir un dipôle demi-onde et une antenne boucle. Un travail parallèle a été fait pour développer l’antenne à fuite «Leaky CoaXial cable» (LCX) qui consiste en un câble coaxial dont la gaine métallique extérieure est ouverte en « fenêtres » afin de laisser fuir les champs électromagnétiques. Il existe de nombreuses applications potentielles aux antennes textiles, comme par exemple la localisation par Global Positioning System (GPS) de personnes kidnappées, la surveillance médicale à distance ou encore la transmission de données biométriques pour un entraînement physique de pointe. Pour démontrer la viabilité d’applications biométriques, nous avons décidé d’amplifier un signal cardiaque et de le transmettre via la bande de fréquence Industrielle, Scientifique et Médicale (ISM) à 2.45 GHZ aussi utilisée pour le Wi-Fi. / This master’s thesis treats the obtention of a proof of concept of a textile antenna able to transmit pertinent data such as electrocardiograms. Those antennas were fabricated using methods of chemical metalization. Particularly, the chemical reduction of silver and copper and the electrodeposition of copper was used to metallize capillaries made of different materials. These capillaries have been configured as filar antennas to obtain half-wave dipoles and loop antennas. A parallel work was done to develop the leaky feeder known as «Leaky Coax» (LCX) that consist in a coaxial cable of which the outer metallic layer is opened in windows to let the electromagnetic field leak out. There exist numerous potential applications to textile antennas, for example : clothesintegrated Global Positioning System (GPS) setups for the localization of kidnapped people, remote medical surveillance, or transmission of biometric data for cutting-edge sportive training. To demonstrate the viability of biometric applications, we decided to amplify a cardiac signal and to transmit it via the 2.4GHz Industrial, Scientific and Medical (ISM) frequency band that is also used for Wi-Fi networks.

Pour modéliser des systèmes complexes où un grand nombre d’éléments interagissent, la science des réseaux offre une approche systématique et universelle où les éléments sont représentés par des noeuds et les interactions par des liens. Cette science est devenu un incontournable pour l’étude des dynamiques stochastiques de propagation, servant à modéliser la transmission d’un virus ou quelconque type d’information qui se propage par contacts à l’intérieur d’une population. Un des aspects intéressants des dynamiques de propagation sur réseaux est l’émergence d’un phénomène collectif, prenant la forme d’une transition de phase au sens de la physique statistique, lorsque l’on varie le taux de transmission. Ce phénomène critique marque le moment où une fraction non nulle de la population sera affectée par le processus. Dans ce mémoire, on se consacre au développement de méthodes d’analyse pour caractériser la transition de phase des dynamiques de propagation sur réseaux. On s’intéresse plus particulièrement au modèle susceptible-infecté-susceptible sur réseaux aléatoires issus du modèle des configurations et variant temporellement. Nous proposons un cadre théorique pour l’étude de ce modèle, menant à une description autocohérente de l’état stationnaire du système. Cela nous permet d’obtenir plusieurs résultats analytiques associés au phénomène critique, notamment une expression implicite pour le seuil de transition de phase et des bornes pour la valeur des exposants critiques de certains observables. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le concept de transition de phase localisée et comment chaque classe de noeuds s’active au-delà du seuil d’épidémie. / To study complex systems where a large number of elements interact with each other, network science gives a systematic and universal approach using nodes and edges to represent the elements and their interactions. This has become a must for the study of stochastic propagation dynamics, used to model the transmission of viruses or any kind of information propagating through contacts within a population. One interesting aspect of propagation dynamics on networks is the emergence of a collective phenomenon, a phase transition from the statistical physics’ perspective, as the transmission rate is varied. This critical phenomenon is associated with a non-vanishing fraction of the population affected by the process. The purpose of this work is to develop new analysis methods to characterize the phase transition of propagation dynamics on networks. We investigate more particularly the susceptible-infected-susceptible dynamics on time-varying configuration model networks. We propose a theoretical framework for the study of this model, leading to a self-consistent description of the stationary state of the system. This allows us to obtain a number of analytical results concerning the critical phenomenon, such as an implicit expression for the epidemic threshold and bounds for the critical exponents of various observables. These results help us to understand the concept of localized phase transition and how each class of nodes activates beyond the epidemic threshold.

Un détecteur optique à fibre scintillante pour la curiethérapie fut développé au cours de ce projet afin de simplifier les problèmes rencontrés par un physicien faisant face à des cas complexes d'irradiation. Les caractéristiques recherchées sont une grande résolution spatiale et un bon volume sensible possédant des propriétés radiologiques comparables à celles de l'eau. Le détecteur optique à fibre scintillante permet d'effectuer la mesure de profils de dose de faisceaux de photons avec une précision supérieure à 1 %. Le détecteur optique a permis d'obtenir des mesures de rendement en profondeur comparables à celles d'une chambre à ionisation. Ceux-ci représentent une différence de dose maximale de 0,5 % ou de 0,5 cGy entre la chambre à ionisation et le détecteur optique. La reproductibilité de mesure de l'appareil permet en plus de l'utiliser en dosimétrie absolue pour réaliser la mesure de débits de dose de faisceaux de radiation.

L'objectif de cette thèse est d'améliorer les traitements du cancer du poumon en radiothérapie par modulation d'intensité (IMRT) réalisés grâce à un logiciel maison (Ballista) et à un logiciel commercial (Pinnacle3 de Philips). Dans un premier temps, nous avons constaté que de mélanger les basses et hautes énergies dans un même plan permettait d'obtenir une meilleure épargne des tissus périphériques tout en conservant la couverture du volume cible et l'épargne des organes sensibles. Ensuite, le système Ballista a été mis à profit pour explorer les limites d'augmentation de la dose à la tumeur pour des plans d'IMRT simples. En explorant des configuration d'angles non coplanaires, la dose à la maladie macroscopique a pu être augmentée à des niveaux supérieurs à 78 Gy dans un nombre important de cas, sans augmentation excessive de la dose aux organes à risque. Finalement, nous avons utilisé des images de perfusion pulmonaire acquises par tomographie par émission monophotonique (TEM) pour caractériser spatialement et quantitativement la fonction pulmonaire et obtenir des plans qui évitent les régions les plus saines. Nous avons cherché à identifier une méthode simple et avantageuse pour générer ces plans. Toutes les méthodes tentées ont permis d'obtenir un gain incrémentiel sur l'épargne des régions fonctionnelles. Nous n'avons cependant pas pu trouver de corrélation possible entre l'épargne fonctionnelle obtenue et divers paramètres géométriques spécifiques à chaque patient. Le grand résultat de cette thèse a été la création d'un cadre d'applications pour un système de planification 5D, combinant ainsi les trois dimensions de l'espace, la dimension temporelle (mouvements intrafraction et interfraction) et la dimension de l'information fonctionnelle. On pourrait ainsi imaginer un logiciel permettant d'optimiser les angles d'incidence des faisceaux en tenant compte de la distribution spatiale de la fonctionnalité (autant tumorale que celle des tissus normaux), avec une définition de volume cible tenant compte du déplacement intrafraction des structures internes et avec un niveau de modulation suffisant pour obtenir une conformité accrue.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Au cours de nos recherches, nous avons travaillé sur deux types de lasers à fibre : le laser à solitons ainsi que le laser à impulsions étirées. Les impulsions (ou solitons) produites par de tels lasers possèdent une durée de l'ordre de cent femtosecondes. Il est connu qu'une augmentation de la puissance pompe dans de telles cavités favorise la formation d'impulsions multiples. Ces impulsions interagissent entre elles en raison de la non-linéarité inhérente aux fibres optiques formant la cavité. Nos travaux portaient donc sur l'étude de ces interactions de solitons aux niveaux expérimental et théorique. Dans le cas du laser à solitons, nous montrons que deux types d'interaction existent entre les solitons. Le premier est une interaction par recouvrement direct basée sur la modulation croisée de phase et d'amplitude qui permet la formation d'un état lié ultra-rapproché (500 fs) de solitons. Le deuxième est une interaction par l'entremise des ondes dispersives émises par les solitons qui mène à la formation de plusieurs états liés de solitons avec des séparations de l'ordre de quelques picosecondes. Nous montrons que le gain détermine quel type d'interaction forme les états liés dans une cavité laser donnée. Nous étudions ensuite l'effet de la dispersion d'ordre trois sur ces deux types d'interaction et montrons, qu'en raison de l'asymétrie des résonances spectrales de Kelly, une seule résonance dominante gère l'interaction par les ondes dispersives. Dans le cas du laser à impulsions étirées, nous obtenons un seul état lié. Nous montrons que cet état lié est attribuable à une interaction non cohérente qui vient en fixer la séparation. Cette interaction se produit par l'entremise de la modulation de phase et d'amplitude croisée au moment où les deux solitons se recouvrent en leur point d'étirement maximal dans la cavité. Lorsque plus de deux solitons sont présents dans la cavité, nous obtenons des cas dynamiques pour lesquels un groupe de deux solitons et un soliton unique entrent en collision. Nous sommes en mesure d'expliquer ces comportements à l'aide de deux mécanismes : l'autodérive de fréquence et la dérive croisée de fréquence, induites toutes deux par l'effet Raman.

Les travaux effectués dans le cadre de cette maîtrise en astrophysique ont eu pour objectif d'améliorer et de caractériser le prochain polarimètre mis en fonction à l'Observatoire du Mont-Mégantic. Le polarimètre, POMM (Polarimètre de l'Observatoire du Mont-Mégantic), est le fruit d'une collaboration entre l'Institut National d'Optique (INO) et l'Université de Montréal, dont la construction a été basée sur une amélioration de celle de PlanetPOL présentée dans Hough et al. 2007. Dans cet objectif, l'intégralité du câblage de l'instrument a été revu, en deux étapes. Une caractérisation des données observationnelles a été effectuée suite à chaque modification majeure. Le système d'acquisition de la moitié des signaux critiques a été remplacé par une solution plus adéquate permettant une meilleure précision. Un code de réduction de données a aussi été écrit, rendant possible la transition entre les mesures brutes et des données de polarisation utilisables. Finalement, des missions d'ingénierie et d'observation scientifique ont été réalisées à l'Observatoire du Mont-Mégantic pour effectuer l'intégration de l'instrument, en tester les capacités en situation réelle et obtenir des données scientifiques sur divers types d'objets astronomiques. Suite à ces travaux, il est possible d'affirmer que le fonctionnement de POMM s'en trouve optimisé et que ce dernier peut être utilisé plus efficacement et facilement par les chercheurs de l'Observatoire du Mont-Mégantic. / The work accomplished in the scope of this master's thesis in astrophysics was done with a goal in mind: to upgrade and characterize the next astro-polarimeter of the Observatoire du Mont-Mégantic. POMM (Polarimètre de l'Observatoire du Mont-Mégantic), the result of a collaboration between the Institut Nationnal d'Optique (INO) and the Université de Montréal, has been built as an upgraded version of PlanetPOL as presented in the Hough et al. 2007 paper. With this objective set, the whole cabling work has been re-thought and done in two stages. A characterization of the observational data has been made after each major update to the instrument. Half of the data acquisition system for the critical signals was replaced by a more precise component. A data reduction code was written, enabling the transition from the bulk signals to usable polarization measurements. Moreover, commissioning and observational time was obtained at the Observatoire du Mont-Mégantic. The time was used to integrate POMM to the OMM's available intruments, to test its response in real situations and to obtain scientic data on diverse astronomical objects. Following the upgrades, POMM's working is more optimised and the instrument can be installed and used more easily by the OMM's researchers.

La théorie des champs conformes est une théorie de champs quantiques obéissant à la symétrie conforme. Elle a trouvé des applications dans l'étude des phénomènes de transition de phases ainsi qu'en théorie des cordes . Étant donnée l'importance de la supersymétrie en théorie des cordes et physique des particules en général, il est dès lors naturel de rechercher des modèles de champs conformes obéissant à la supersymétrie. Dans ce mémoire, une généralisation supersymétrique d'un de ces modèles (la théorie des champs confornles parafermioniques) a ainsi été construite. Il a ensuite été vérifié que ce nouveau modèle respectait bien les contraintes d'associativité. Finalement, des paramètres de la théorie ont été calculés de deux manières différentes afin de s'assurer de la cohérence du modèle.