Nous rapportons dans ce mémoire l'utilisation de la détection sensible à la phase pour la suppression du bruit de fond dans une mesure de fluorescence. Une telle action pourrait contribuer à Vaugmentation du rapport signal/bruit des mesures prises dans des environnements où la diffusion de lumière et la fluorescence d'espèces parasites sont des sources de bruit de fond importantes. Pour ce faire, nous avons séparé le projet en deux parties, soit la mesure du temps de vie de fluorescence et la suppression du bruit de fond par la détection sensible à la phase. Nous avons conçu dans la première partie un montage optique permettant la mesure de temps de vie de fluorescence dans le domaine fréquentiel de l'ordre de la nanoseconde pour des fluorophores en solution. Nous avons également caractérisé à l'aide de ce montage, différentes propriétés de mélanges de fluorophores ainsi qu'un système de nanoparticules de silice dopées de fluorescéine isothiocyanate munies ou non d'un coeur en argent. Pour la deuxième partie, nous avons utilisé la variation du déphasage d'un signal de modulation d'un amplificateur à détection synchrone pour se placer dans une condition de différence d'angle de phase permettant la suppression d'une composante du signal récolté. Cette technique a permis l'augmentation d'un facteur 10 sur la sensibilité précédente pour la mesure du temps de vie de fluorescence.

Nous présentons ici une nouvelle étude du reste de supernova G78.2 +2.1 basée sur les plus récentes données du Relevé Canadien du Plan Galactique (RCPG ou CGPS en anglais). Suite à une soustraction du rayonnement thermique à l'aide d'une corrélation entre le continu radio à 1420 MHz (CGPS) et le continu en infrarouge à 60^m, une analyse de l'indice spectral de température nous donne (3 — 2,75 pour le reste de supernova (RSN), soit une valeur de 0,2 supérieure à celle obtenue lors de travaux antérieurs. De plus, une très grande variation de cet indice est observée sur l'ensemble de l'objet mais plus spécifiquement dans la partie ouest de G78.2 +2.1. Également, l'analyse de l'hydrogène neutre (HI) a permis de mettre en évidence des structures que l'on pense être associées au reste de supernova. / We present a new study of the supernova remnant G78.2 +2.1 made with recent data from the Canadian Galactic Plane Survey (CGPS). A thermal correlation constructed from the radio (1420MHz) and infrared (60 //m) images allowed us to subtract the thermal emission from the original image. A spectral index analysis yields a value of temperature spectral index 0 = 2, 75 for the supernova remnant, or 0,2 over the value found in previous works. Furthermore, many variations of the spectral index are observed over the whole object, specifically in the western part of G78.2 +2.1. An analysis of the HI data allowed us to find structures that we argue are associated with the super nova remnant.

Les miroirs déformables ferrofluidiques sont construits à de plus faibles coûts et permettent de plus grandes amplitudes de déformations que les miroirs déformables solides. Avant le présent travail, ils semblaient être moins rapides. Pour cette raison, le but de ce mémoire est de mieux caractériser et améliorer leur dynamique. On montre que les miroirs ferrofluidiques actuels sont limités à une fréquence de coupure, définie par un déphasage de 90 degrés, autour de 20 Hz. Toutefois, augmenter la viscosité du liquide, déposer une membrane ou ajouter un champ magnétique externe sont des solutions qui permettent d'augmenter leur vitesse. Par exemple, avec un ferrofluide ayant une viscosité de 494 cP, on obtient un retard critique à l'aide d'ondes carrées de 450 Hz, ce qui correspond à une fréquence de correction de 900 Hz dans un système d'optique adaptative. On présente également l'idée d'utiliser des impulsions de surcharge pour contrer la perte d'amplitude aux hautes fréquences et ainsi obtenir une réponse de la hauteur du liquide ayant une forme assez carrée.

On expose ici deux méthodes de déformation de globules rouges. La première méthode constituée de deux faisceaux laser contre propageant non focalisés est appelée « optical stretcher ». On y décrit les forces et stress appliqués à la cellule pour ensuite déterminer la déformation. La comparaison des résultats théoriques avec les expériences réalisées a permis de déterminer l’élasticité membranaire à (20±2)μNm-1. Une méthode originale n’utilisant aucun système d’imagerie et permettant de mesurer la déformation de la cellule déformée en utilisant le couplage résiduel dans les fibres optique est mathématiquement expliquée et les résultats théoriques utilisés pour étudier la faisabilité d’une telle expérience. La seconde méthode appelée « oscillating tweezer » est constituée d’une trappe optique à forte ouverture numérique où un modulateur acousto-optique permet de changer discrètement la position du foyer de la trappe avec une fréquence ajustable. A basse fréquence, la cellule se dandine de gauche à droite, mais à plus haute fréquence, la cellule se déforme. On expliquera donc l’origine de la déformation causée par la distribution de la force. Une théorie approximative est présentée pour calculer la déformation. Encore une fois, une comparaison avec les expériences réalisées a été effectuée. L’élasticité membranaire pour des globules rouges humains a pu être mesurée entre 20uNm-1 et 29uNm-1 et autour de 11uNm-1 pour des globules rouges de souris. / Two methods for deforming red blood cell (RBC) are studied. The first method is made of a non focalised dual beam counter-propagating optical stretcher. The stress and forces applied to the cell are described and analysed to compute the resulting deformation. The comparison with experimental result is made and allows to determinate the elasticity of human RBC at (20±2)μNm-1. An original method using no imaging system and allowing to measure the cells deformation by using the fiber-to-fiber coupling is mathematically explained and used to study the feasibility of such an experiment. The other method called oscillating tweezers is built from a high numerical aperture optical tweezers where an acousto-optic modulator allows to discretely changing the focal position at a given frequency. At low frequency, the cell moves from left to right, however at higher frequency, the RBC deform. The origin of the deformation is explained by calculating an approximate stress distribution. Here again, we compare the results with the experimental work. The value of elasticity found for human RBC is between 20uNm-1 and 29uNm-1 and around 11uNm-1 for mice RBC.

Nous avons étudié les processus non linéaires d'ionisation du xénon lors d'interaction avec une impulsion laser ultra-brève et intense de 100fs. (1fs.=1.10-15s). La dépendance de ces processus sur la longueur d'onde du rayonnement laser est investiguée dans le but de mettre en évidence le régime d'ionisation multiphotonique et le régime d'ionisation par effet tunnel. Utilisant un système TOPAS ("Traveling-wave Optical Parametric Amplifier of Superfluorescence"), pompé par un système laser Titane-Saphir (800nm à 100 fs.), nous avons mesuré à l'aide d'une technique de spectroscopie à temps de vol, la production d'ions Xe+ et Xe2+ sur une plage de longueur d'onde s'étalant de 500nm à 2300nm dans un domaine d'intensité de 10TW/cm2 à 1PW/cm2 avec un faisceau laser linéairement polarisé. Les résultats permettent de distinguer les domaines d'ionisation séquentielle et non séquentielle du xénon doublement ionisé en fonction de la longueur d'onde. D'un autre côté, nous avons calculé numériquement les taux d'ionisation du xénon utilisant le modèle PPT (Perelomov et al. (1965)). Il est connu que ce modèle constitue une bonne approximation particulièrement pour les taux d'ionisation du xénon simplement ionisé comme une fonction de la fréquence du rayonnement d'interaction. Ainsi grâce à ce modèle, nous avons pu reconstruire les événements expérimentaux de sorte que nous pouvons directement comparer en fonction de la longueur d'onde et de l'intensité de rayonnement laser le schéma d'ionisation séquentielle prédit par le modèle PPT avec nos résultats expérimentaux. Les résultats nous permettent alors une visualisation directe de la structure du domaine d'ionisation non séquentielle du Xe2+. L'analyse du domaine non séquentiel à plusieurs longueurs d'ondes montre qu'un mécanisme de rediffusion joue un rôle important dans les processus non séquentiels d'ionisation double. Dans ce type de mécanisme, un électron est d'abord éjecté par le champ laser et revient interagir avec un second électron (en se redirigeant vers son ion parent dans l'axe de polarisation du laser) pour ensuite y partager son énergie et ainsi produire une ionisation non séquentielle. / We have studied the frequency dependence of single and double ionization of xenon in the multiphoton and tunneling regime by a short laser pulse of 100fs. (1fs.=1.10-15s). We have used a traveling-wave optical parametric amplifier of superfluorescence (TOPAS) pumped by an 800-nm, 100-fs Titane-Sapphire laser system and a time-of-flight spectrometer (TOF). We have measured the ionization yield of Xe+ and Xe2+ in the wavelength range between 500 and 2300nm for intensity between$10TW/cm2 and 1PW/cm2. These results allow us to visualize the non sequential part as well as the sequential part of the ionization process leading to Xe2+. Otherwise, we also have done calculations for the ionization rate of xenon using the PPT model (Perelomov et al. (1965)) which is known to be a good approximation for the ionization rate (which is frequency dependent) for the single ionization of noble gas. Using the fact that the Xe+ yield can be correctly predicted for the single ionization process, we have reconstructed the experimental events in such a way that it allows us to compare directly our measurements to the PPT prediction of a sequential scheme of ionization. Results show clearly the enhancement of the Xe2+ yield charge state (the so call "knee" structure on the ionization curve). The analysis of the non sequential in the wavelength regime show that a rescattering mechanism play an important role in non sequential double ionization. In this type of mechanism, one electron is first ejected by the laser field and come back to interact with a second electron (by redirecting itself toward his parent ion in the direction of the laser polarization) to share his energy and then product a non sequential ionization.

Le niobate de lithium périodiquement inversé, communément appelé PPLN (Periodically Poled Lithium Niobate), a fortement été exploité au cours de la dernière décennie pour des applications en optique non-linéaire. Plus récemment, le PPLN a également suscité beaucoup d'intérêt pour les applications électro-optiques, particulièrement pour la syntonisation des OPO. Cependant, les tensions rapportées pour opérer ces dispositifs sont supérieures à 1 kV. L'approche la plus naturelle pour réduire cette tension consisterait à intégrer les fonctions électro-optiques et non-linéaires sur un PPLN guidé de coupe x (substrat orienté [1,0,0]). Malheureusement, la profondeur actuelle des domaines formés sur cette coupe est trop faible pour recouvrir les modes dans l'infrarouge et par conséquent induire de fortes efficacités de conversion. Cette thèse présente une nouvelle technique pour fabriquer des PPLN profonds sur une coupe x du niobate de lithium. La méthode tire profit de rubans gravés à même la surface de la gaufre pour augmenter la pénétration du champ électrique d'inversion et donc la profondeur des domaines. En employant cette technique, des PPLN de 6.5 um et de 4.5 um ont été respectivement inversés sur du niobate de lithium non-dopé et dopé MgO. Ces profondeurs devraient être suffisantes pour recouvrir la totalité des modes considérés dans un processus de génération de fréquences. A la lumière de ces résultats, des guides ont été ajoutés sur nos échantillons non-dopés et dopés MgO. Les efficacités de conversion les plus élevées mesurées sont de 46 % W⁻¹cm² pour les échantillons non-dopés et de 36 % W⁻¹cm² pour les échantillons dopés. Ces résultats équivalent aux valeurs typiques publiées pour la coupe z ([0,0,1 ]) autour de 1.5 um. Cette étape concernant l'efficacité validée, d'autres échantillons ont été fabriqués pour démontrer la syntonisation de l'accord de phase par effet Pockels. La configuration proposée tire profit d'une interaction de type I dans des guides de titane pour minimiser l'annulation des coefficients électro-optiques et diminuer le désaccord entre les indices de groupe. Elle s'appuie également sur des électrodes coplanaires et digitales pour minimiser la tension. En utilisant une telle approche, une syntonisation de 58 nm a été observée avec une tension appliquée de ±150V.

Ce mémoire présente une étude de la dynamique d'un laser fibre muni d'un amplificateur à semi-conducteurs (SOA) opéré en régime FM. Ce régime d'opération est obtenu en introduisant une modulation de phase intracavité dont la fréquence de modulation est proche de la séparation fréquentielle des modes longitudinaux. Entièrement original dans les lasers à fibre, ce régime d'opération a permis de démonter un laser accordable dont le spectre possède une largeur de raie ajustable et un profil quasi gaussien. L'élargissement spectral varie de manière inversement proportionnelle à la déviation de la fréquence de modulation par rapport à la fréquence axiale. A partir d'un cadre théorique développé, la forme effective de raie (i.e. le profil spectral) peut quant à elle être sélectionnée à travers la forme de la modulation fréquentielle. La modulation de phase a été introduite dans la cavité à l'aide de trois schémas de modulation : introduction d'un modulateur de phase, introduction d'un modulateur d'amplitude ou modulation directe du courant d'injection du SOA. Des études expérimentales, numériques et théoriques on été effectuées afin de comprendre la dynamique de la cavité. Le régime FM obtenu à Laide de la modulation d'amplitude a permis de développer une nouvelle technique de mesure du paramètre d'élargissement de raie ("linewidth enhancement factor"). La comparaison avec une méthode connue a permis de distinguer les contributions de différents mécanismes au couplage phase-amplitude dans les amplificateurs à semi-conducteurs.

Les axicons, introduits par McLeod en 1954, sont de plus en plus utilisés en recherche à cause des nombreuses applications qu'ils rendent possibles. Un axicon est un composant optique qui transforme une onde provenant d'un point source situé sur son axe de révolution en une longue ligne focale. Les axicons les plus courants prennent la forme de lentilles ou de miroirs coniques qui engendrent des faisceaux Bessel. Nous débutons par une description des propriétés des axicons et des faisceaux qu'ils produisent. Nous poursuivons avec l'identification et la vérification des paramètres principaux des axicons réfractifs permettant de confirmer si ces composants possèdent les caractéristiques attendues. Il s'avère que les axicons réfractifs possèdent souvent des défauts, particulièrement près de leur centre où il y a une discontinuité dans leur profil. Nous présentons ensuite une méthode interférométrique permettant de tracer le profil d'axicons formés par des lentilles coniques; cette méthode est basée sur l'interférence entre le faisceau Bessel produit par l'axicon et une onde de bord générée par la diffraction sur une ouverture dure. Dans notre expérience, l'ouverture est un iris de diamètre variable placé devant l'axicon. Le profil d'intensité sur l'axe est ensuite utilisé afin de déterminer la phase du faisceau qui a traversé l'axicon; celle-ci permet de reconstituer le profil de l'axicon. Nous terminons avec une application récente des axicons, soit la production de bouteilles optiques.

Mon projet de maîtrise visait le développement d'un dosimètre à fibre scintillante pour la curiethérapie. Ce dosimètre permettrait de faire face plus aisément aux cas complexes d'irradiation, de plus en plus fréquents en raison de l'arrivée de nouvelles modalités de traitement. Le dosimètre à fibre scintillante al' avantage de posséder un petit volume sensible, d'être équivalent à l'eau et d'être peu coûteùx. Ce mémoire présente donc le processus de conception d'un nouveau type de dosimètre. Des mesures effectuées à l'aide de l'équipement de traitement du centre de radio-oncologie de l'Hôtel-Dieu de Québec montrent en effet la capacité d'effectuer des mesures de profil et de rendement en profondeur pour un faisceau de photons. Des mesures de dose in vivo pour un traitement de curiethérapie sont aussi présentées.

On propose un scénario pour influencer le mouvement atomique dans un billard optique sous des conditions où le chaos classique est présent. Puisque la frontière du billard est tracée par le balayage rapide d un faisceau laser, donnant naissance à une barrière de potentiel statique, le mouvement des atomes confinés à l'intérieur peut être influencé par la modification dynamique du faisceau optique. Nos simulations numériques réalistes considèrent l'effet de la pénétration des trajectoires dans la barrière de potentiel, tel que la perte d 'intégrabilité pour certaines géométries d'enceinte. En particulier, on étudie le processus d 'échappement atomique lorsque l'intensité de la barrière de potentiel est abaissée sous l'énergie cinétique des atomes. En sélectionant différentes géométries, notre approche passe par des conditions allant du régime mixte au régime entièrement chaotique. L'analyse est faite pour des longueurs d'onde de De Broglie allant de l'échelle classique à l'échelle quantique et une correspondance est établie entre les deux échelles. Les notions acquises pourraient offrir un nouvel outil pour tester des questions fondamentales à la frontière du chaos classique et quantique.