Les couples d'engrenages présents dans les boîtes de vitesses automobiles sont une source de bruit importante à prendre en compte et à maîtriser. L'acyclisme du moteur observable en entrée de boîte a notamment pour conséquence de provoquer des impacts entre les dents des engrenages non chargés, à l'origine du bruit de grenaille. Ce travail de thèse s'intéresse aux cas de grenaille dits périodiques, dont l'apparition et la sévérité dépendent, entre autres, des conditions de fonctionnement régime/charge. Pour détecter la présence et quantifier la sévérité de ce bruit, il est nécessaire de construire des indicateurs pertinents et dédiés, où il est particulièrement intéressant de conserver la dualité des informations temporelles (relatives aux voies de transfert des phénomènes vibratoires) et angulaires (relatives aux cycles de la machine) mesurées sur des boîtes en montée de régime. Une extension de l'approche cyclostationnaire classique est ainsi exploitée et la cohérence spectrale ordre/fréquence est utilisée afin de définir un indicateur de sévérité du bruit de grenaille. Deux campagnes d'essais ont été réalisées afin de valider la pertinence de cet indicateur, utilisant un banc d'essais qui permet d'imposer des montées en régime et de générer un acyclisme. Dans la première campagne d'essais, un pignon fou est instrumenté à l'aide d’un codeur optique afin de mesurer la vitesse relative pignon fou/pignon menant qui est utilisée comme référence pour détecter l'apparition des impacts. La comparaison avec l'indicateur proposé, calculé à partir du signal vibratoire d'un accéléromètre positionné sur le carter de boîte, démontre sa capacité à détecter effectivement des chocs. Des sessions d'écoute ont été organisées afin de comparer le ressenti d'auditeurs qualifiés pour faire des évaluations subjectives à l'évolution des valeurs données par l’indicateur, à partir d'une seconde campagne d'essais. Cet indicateur apparaît représentatif du ressenti des auditeurs. Une fois la grenaille détectée et quantifiée globalement en intensité, il est intéressant d'extraire sa composante du signal global mesuré. Pour cela, une extension du filtre de Wiener cyclique pour des signaux cyclostationnaires angle/temps est proposée. Le signal extrait étant supposé être généré uniquement par les impacts produisant le bruit de grenaille, les impulsions extraites sont exploitées afin d'estimer la fonction de transfert entre les points d'excitation et le capteur localisé sur le carter de boîte. Cette fonction de transfert est comparée à celle obtenue par une seconde méthode, également développée dans le cadre de cette thèse, qui consiste en une extraction de la partie déterministe de l'excitation à l'aide d'un filtre en peigne dans le domaine des ordres, puis en une identification aveugle de la réponse impulsionnelle dans le domaine cepstral. / The improvement of the engine noise emissions causes the emergence of new sources which were previously masked, like gearbox noises. Because of the engine acyclism some impacts can appear between the teeth of unloaded gears. Those impacts generate the so called rattle noise which is a current problem for car manufacturers. This work is focused on periodic cases of rattle noise. Their appearance and their level depend on operating conditions. In order to propose a specific detection indicator it is particularly useful to exploit the angle/time duality from measures in non-stationary conditions: the angle domain is linked to the periodicity of the impacts while the time domain is linked to their nature. An extension of the cyclostationary approach is thus exploited and the order/frequency spectral coherence is used to define a severity indicator of rattle noise. The validation of this indicator is obtained from measurements. For a first level of validation, a loose gear has been instrumented with an optical encoder in order to measure the relative velocity between this loose gear and the driving gear. The comparison with the proposed indicator shows its ability to effectively detect the impacts. For a second level of validation some listening sessions have been organized. The evolution of values of our indicator appears in accordance with the feeling of the listeners. After the detection of rattle noise it is interesting to extract its contribution from the measured signal. An extension of the cyclic Wiener filter is thus proposed for angle/time cyclostationary sources. The extracted signal being supposed only produced by impacts, the extracted impulses are then exploited in order to estimate a transfer function. This transfer function is compared with the other one obtained by a second method, also developed in this work. This method exploits the non-stationary regime and proposes a blind identification with cepstrum.

Une onde acoustique plane propagée dans un guide couplée à des parois vibrantes, siège d'ondes transversale ou de flexion, donne un ensemble d'ondes dans le fluide et dans la structure. Les ondes dans le fluide sont évanescentes, propagatives, ou encore propagatives avec un amortissement. Il n'est pas besoin que l'ensemble soit dissipatif pour en arriver là car les résultats proviennent d'interférences destructives on constructives. Un amortissement dans la structure donne un système cette fois-ci dissipatif et ajoute ses effets à la dissipation mais pas de façon classique puisqu'il s'agit ici d'ondes couplées acoustique/structure. En présence d'un flux stationnaire et uniforme la capacité d'une paroi vibrante à produire de l'atténuation acoustique se réduit. Les opérateurs en jeu, les méthodes pour les résoudre dont celle des éléments finis donnent accès à des prédictions. Elles sont confrontées à des résultats expérimentaux. Sans écoulement, les prédictions font sens. En revanche, avec écoulement, il n'en est pas de même et le mémoire tentera d'analyser les raisons. En conclusion technologique, une atténuation d'une quinzaine de décibels en moyenne sur une gamme de fréquences de quelques centaines de Hz centrées dans les médiums (500Hz) est envisageable avec une paroi mince qui n'encombre pas le guide. / A plane acoustic wave propagated in a duct some walls of which are vibrating due to transversal or flexural waves gives rise to a set of various waves within the fluid and the structure. Within the fluid, the waves are evanescent, propagatives or propagatives with decreasing amplitudes. There is no need for the global operator to be dissipative for such a result since it is arising from destructive or constructive interferences. When the structural damping exists, as in the real life, it adds its effect to the coupling but not in a classical way as coupled acoustic/structure waves are at play rather than pure acoustic or structural waves. Now in presence of a convection of the fluid that bears the acoustic wave (a stationary and uniform flow), the attenuation is reduced sligtly at the very low Mach numbers, and significantly at higher Mach numbers. As far as technological conclusions are sought, an averaged acoustic attenuation of around fifteen dB in a frequency range of some hundreds Hz centered at 500Hz can be obtained with this system very light and needing almost no room.

Ce travail de thèse se consacre à l'étude théorique et expérimentale de la génération de corrélations quantiques dans le régime des variables continues par mélange à 4 ondes dans une vapeur atomique. Deux approches théoriques complémentaires sont développées. D'une part, nous étudions le mélange à 4 ondes sous le point de vue de l'optique non-linéaire "classique" afin d'obtenir les équations d'évolution d'un amplificateur idéal pour un milieu de susceptibilité diélectrique chi(3). D'autre part, nous présentons un modèle microscopique à 4 niveaux en double-Lambda permettant de calculer le coefficient chi(3) pour une vapeur atomique en présence de laser, et ainsi obtenir théoriquement les spectres de bruit en intensité des grandeurs observées. La mise en oeuvre expérimentale de ce processus sur la raie D1 du rubidium 85 est ensuite détaillée. Nous présentons notamment un taux de compression sous la limite quantique standard de -9.2dB, ainsi qu'un régime original permettant la génération de corrélations quantiques sans amplification. L'ensemble de ces résultats a des applications très importantes dans le domaine de l'optique quantique multimode. Citons par exemple l'imagerie quantique ou les mémoires quantiques multimodes.

Ce mémoire présente une étudie théorique des propriétés dynamiques et quantiques d'un oscillateur paramétrique optique dégénéré de type I que est pompé de manière synchrone par un laser verrouillé en phase (SPOPO). Récemment, des SPOPO ont été exploité pour générer des impulsions optique de très bref durée et leurs propriétés temporelles ont été étudiées théoriquement. Ayant un très grand nombre de degrés de liberté, le champ sortant d'un SPOPO doit être caractérisé au moyen d'une analyse quantique multimodale. Par conséquent, nous développons d'abord un modèle multi-mode de ce système en déduisant des équations quantiques pour les opérateurs de champ intra-cavité. Ensuite, nous étudions les solutions stationnaires pour les champs générés. Celles-ci sont solution d'une équation aux valeurs propres dont le spectre donne des informations sur le nombre de modes « utiles » qui peuvent être extraits et qui condensent toutes les propriétés dynamiques et quantiques du champ intra-cavité et que nous appelons « super-modes ».En fait, nous montrons que non seulement le super-mode de seuil le plus bas a (idéalement) des fluctuations parfaitement comprimées au seuil, mais aussi tout les autres super-modes, dont les seuils sont suffisamment proches du première, ont un caractère non-classique important. Cette propriété démontre clairement le fait qu'un SPOPO est un système fortement multi-mode. La dernière partie est consacrée à l'étude du champ de sortie sous le point de vue de la génération d'états intriqué multi-modes et à l'optimisation de ces états au moyen de configurations expérimentales spécifiques.

Ce travail est consacré à l'étude quantique du couplage du spin collectif d'un ensemble d'atomes avec le champ électromagnétique.<br /> Nous avons généré des états comprimés du champ par interaction non-linéaire en cavité avec un nuage d'atomes froids de césium se comportant comme un milieu Kerr.<br /> Nous montrons ensuite expérimentalement que l'état quantique d'un faisceau lumineux peut être transféré à une cohérence Zeeman de grande durée de vie par transparence induite électromagnétiquement dans une vapeur de césium. Deux quadratures du champ qui ne commutent pas sont stockées simultanément puis relues sans leur ajouter de bruit.<br /> Enfin, deux protocoles sont proposés pour réduire directement les fluctuations quantiques du moment angulaire collectif d'un ensemble d'atomes, soit en exploitant les non-linéarités apparaissant lors d'un piégeage cohérent de population, soit par l'intermédiaire de mesures quantiques non-destructives d'alignement utilisant un couplage linéaire par effet Raman.

Nous avons observé une réduction des fluctuations quantiques d'un faisceau lumineux interagissant avec un milieu non linéaire constitué d'atomes refroidis par laser. Le nuage atomique, produit par un piège magnéto-optique, est placé dans une cavité optique où il interagit avec le faisceau sonde. Quand le piège est coupé, les atomes quittent la zone d'interaction en suivant un mouvement balistique. Cet effet est utilisé pour balayer la cavité sur la résonance. Des mesures du bruit quantique peuvent être effectuées sur ce système bistable pendant un temps de l'ordre de 20-30ms. Une réduction du bruit de 40 ± 10% pour une des quadratures a été mesurée dans ces conditions. Sur le plan théorique, nous avons développé un traitement de la variation du nombre moyen d'atomes dans le faisceau sonde ainsi que des fluctuations de cette variable. De plus, nous avons effectué un traitement complet des fluctuations du faisceau sonde en tenant compte de sa structure spatiale. Une synthèse de ces développements a été utilisée pour modéliser les spectres du bruit expérimentaux. Nous avons trouvé un accord satisfaisant entre les spectres théoriques et les observations expérimentales. Une réduction du bruit a été aussi observée en présence du piège magnéto-optique avec des atomes très faiblement piégés. La meilleure réduction du bruit mesurée dans de telles conditions est de 20 ± 10%.

Nous présentons un traitement théorique de la modification des fluctuations quantiques d'un faisceau lumineux par l'interaction non-linéaire avec une microcavité semiconductrice à puits quantiques. Nous étudions plus précisément le spectre de bruit et la fonction d'autocorrélation des champs émis. Notre étude du spectre de bruit prévoit des effets de compression de bruit importants dans le cas de fort couplage entre excitons et photons de la cavité et à basse température où les excitons du semiconducteur sont découplés de l'effet perturbateur du réseau. Nous montrons aussi que ces effets de réduction de bruit disparaissent avec l'augmentation de la température du réservoir thermique. L'étude de la fonction d'autocorrélation qui est un indicateur de la statistique du champ émis a permis de mettre en évidence des effets de dégroupement (non-classique) et de groupement de photons suivant le désaccord entre la fréquence du laser et la fréquence de la cavité.

Ce travail est consacré aux microcavités semi-conductrices à puits quantiques. Ces dispositifs permettent d'atteindre le régime de couplage fort entre le mode résonant de la microcavité et les excitons du puits quantique. Le dédoublement des résonances optiques s'interprète en termes de modes mixtes exciton-photon appelés polaritons de cavité. On s'intéresse aux non-linéarités optiques provenant des interactions coulombiennes entre excitons et à leur influence sur les fluctuations quantiques du champ lumineux.<br />Nous montrons qu'en excitation résonante sous incidence normale, les effets non linéaires peuvent être décrits par un mélange à quatre ondes dégénéré de polaritons donnant un terme de type Kerr. Une étude théorique détaillée démontre que l'on peut obtenir une compression de bruit du champ réfléchi par la cavité. Nous avons mené les études expérimentales sur une microcavité refroidie à 4K et excitée par un laser continu quasi-monochromatique. Le bruit est mesuré au moyen d'une détection homodyne. L'ensemble des résultats est en bon accord qualitatif avec le modèle. Nous observons un comportement bistable à haute intensité d'excitation. Nous mettons en évidence la dépendance en phase de l'émission, confirmant l'existence d'un effet non linéaire cohérent, et une réduction du bruit en dessous du bruit thermique provenant de la luminescence quasi-résonante.<br />Enfin nous avons étudié théoriquement une autre configuration où l'angle d'incidence est choisi de façon à optimiser l'efficacité du processus de mélange paramétrique à quatre ondes non dégénéré de polaritons. Le comportement du système est alors analogue à celui d'un oscillateur paramétrique optique non dégénéré. Nous montrons que les intensités des deux faisceaux " signal " et " complémentaire " présentent des corrélations quantiques légèrement au-dessus du seuil d'oscillation paramétrique.

Cette thèse présente des résultats d'optique quantique sur des effets cohérents dans des microcavités semi-conductrices, constituée d'un puits quantique placé dans une cavité Fabry-Pérot résonante. Le confinement des excitons et des photons permet d'atteindre le régime de couplage fort.<br />Sous excitation résonante, on obtient de l'amplification paramétrique des polaritons, les modes propres du système. Dans la configuration non dégénérée, on met en évidence un régime de bistabilité, sous des conditions analogues à celles dans les OPO. Dans la configuration dégénérée, le mélange à quatre ondes cohérent en phase est de type Kerr. Comme pour les atomes froids, on observe de la bistabilité et la réduction du bruit en dessous de la limite quantique standard. En régime de couplage fort, le champ comprimé est de nature mixte rayonnement-matière. On prend en compte des effets transverses qui modifient l'extension spatiale des polaritons, dont on caractérisé les propriétés de cohérence spatiale.

Le travail présenté dans ce mémoire est une contribution à la modélisation vibratoire de structures amorties et à l'optimisation de traitements en élastomère pour la réduction de bruit. Une méthode d'analyse modale sans contact a permis d'identifier dans un premier temps l'amortissement structurel total d'une plaque en aluminium suspendue, traitée par des patches en élastomère contraint. Une quantification précise des principales sources de dissipation a ensuite été effectuée. La dissipation thermoélastique de l'aluminium, visqueuse de l'air et la dissipation par rayonnement acoustique ont été modélisées; les dissipations viscoélastiques de l'aluminium et de l'élastomère, identifiées. Le calcul thermoélastique repose sur la prise en compte du couplage par perturbation et apporte quelques éclairages sur le modèle de référence de Zéner. La modélisation de l'élastomère s'appuie sur une expérience d'identification du module de rigidité complexe en fonction de la fréquence. Une plate-forme de résolution, basée sur le calcul des modes de résonance à l'aide de la méthode des éléments finis, d'un solveur aux valeurs propres complexe et de routines itératives et de perturbation, permet le calcul précis et rapide de la réponse temporelle ou fréquentielle instationnaire de systèmes à amortissement linéaire, non-proportionnel et dépendant de la fréquence. Dans une dernière partie, des études d'optimisation paramétrique conduites sur des traitements en élastomère débouchent sur un savoir-faire pratique en matière de réduction de bruit.