Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail de thèse porte sur l'étude des performances des lasers à base de bâtonnets quantiques en régime de verrouillage de modes passif dans différentes configurations: laser à deux sections (une section de gaine et une section à absorbant saturable) et laser autopulsant constitué d'une seule section de gain. Nous nous intéresserons tout particulièrement au bruit de phase et à la gigue temporelle des impulsions, caractéristiques limitantes pour les applications faible gigue telles que la récupération d'horloge tout-optique ou la génération de porteuses optiques micro-ondes et millimétriques. Une technique de stabilisation optique permettant de réduire cette gigue temporelle est mise en oeuvre dans ces travaux. Nous présentons également la génération d'impulsions sub-picosecondes à des fréquences de répétition supérieures à 300 GHz à l'aide de lasers autopulsants. / This PhD thesis deals with the study of passive quantum-dash-based mode locked laser in different configurations: 2-section device (one gain section and one saturable absorber section) and self pulsating laser using a single section device.We have assessed in particular phase noise and timing jitter in optical pulses. The latter is very important for low jitter applications as ail optical clock recovery and millimeter wave generation. Stabilization technique based on optical feedback has been applied to reduce the timing jitter. Moreover, we present passive mode locked operation of a self-pulsating quantum dash Fabry-Perot laser diode at arepetition rate over 300 GHz.

Le déploiement des réseaux optiques d'accés et métropolitains à crée un besoin incessant de débits élevés et de portées étendues. Une demande pour des sources optiques compactes, polyvalentes, de bas coût et de consommation réduite a vu le jour dans ce contexte. Le but de cette thèse consiste à étudier expérimentalement et par la simulation deux techniques pour combattre les effets de la dispersion chromatique à travers l’ingénierie du chirp de la source. La première technique concerne les lasers DFB (Distributed Feedback Laser) modulés directement. Premièrement, un modèle complet et flexible d’un laser DFB développé au cours de la thèse a été exploité pour confirmer l’étude expérimentale des effets de phases du réseau de Bragg aux facettes sur le comportement du chirp. Les résultats ont montré l’existence de deux familles de lasers définies suivant la position du mode d’émission par rapport à la bande interdite. Deuxiémement, une étude théorique et expérimentale a montré la stabilisation et le contrôle du chirp des lasers DFB via la présence d'une rétroaction optique externe bien ajustée. La deuxième technique concerne le concept de la modulation duale des lasers modulateurs intégrés (D-EML : Dual Electroabsorption Modulated Laser) exploitant l’ajustement de la dérive en fréquence résultant de la juxtaposition d’une modulation de fréquence appliquée sur le laser et une modulation d’intensité appliquée sur le modulateur. L’évaluation expérimentale et théorique des performances du D-EML a permis de prouver sa compatibilité aux hauts débits (20, 25 et 40 Gb/s) ainsi que son efficacité par rapport à la modulation simple de l’EAM (Electro-Absorption Modulator). / Today, new higher-speed, low cost and low consumption optical sources are becoming a necessity for the deployment of access and metropolitan networks.The aim of this thesis is to study experimentally and by simulation two techniques in order to combat the chromatic dispersion effects through the chirp engineering of the source. The first technique concerns directly modulated DFB (Distributed FeedBack) lasers. First, a complete and flexible model of a DFB laser developed during the thesis has been used to confirm the experimental study of the facet phase effect on the chirp behavior. The results showed the existence of two laser’s families according to the position of the lasing mode with respect to the bandgap. Second, a theoretical and experimental study showed the chirp stabilization and control of DFB lasers due to the presence of a well adjusted external optical feedback.The second technique concerns the dual modulation concept of integrated modulated laser (D-EML : Dual Electroabsorption Modulated Laser) exploiting the adjustment of the chirp resulting from the juxtaposition of the frequency modulation applied to the laser and the intensity modulation applied to the modulator. Experimental and theoretical evalutation of D-EML performances has proven its compatibitlity with high bit-rates (20, 25 and 40 Gb/s) and its effectiveness with respect to the simple modulation of the EAM (Electroabsorption Modulator).

Parler de la télévision interactive, c'est aussi poser un regard sur les NTIC. Une des singularités de l'interactivité télévisuelle réside dans la possibilité pour le spectateur d'utiliser une « voie de retour » plus conséquente, ce qui lui donne le rôle de véritable émetteur et non pas de spectateur « passif ». De nouvelles pratiques d'interactions et d'échanges se mettent progressivement en place au sein des médias audiovisuels. Fortement dépendante de la numérisation des signes et de leurs traitements automatiques, le récepteur s'intercale entre une réception d'évènements et une production de signes, il devient à son tour générateur de nouvelles cartes de sens. Ce ne sont plus des rapports déterminés, entretenus par des systèmes machiniques, ce sont aussi des rapports extrasensoriels qui apparaissent. La télévision appréhendée par les sens proprio-tactilo-kinesthésiques ouvre une ère médiatique fondée sur des rapports interpersonnels réorganisant son système de représentation.

La maîtrise des concepts fondamentaux de la programmation et la capacité à réaliser des programmes simples sont les objectifs essentiels de l’enseignement dans les cours d’introduction à l’informatique. L’enseignement et l’apprentissage de la programmation sont considérés complexes, ce qui explique le taux d’abandon important de ces filières, largement documenté dans la littérature. De nombreux travaux proposent des environnements d’apprentissage de la programmation assistant les apprenants dans la maîtrise de la syntaxe et de la sémantique des langages de programmation. Toutefois, parmi les causes d’échecs, la littérature identifie un manque de capacité à décomposer et formaliser un problème sous forme d’algorithme.Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à la phase d’analyse et de mise en solution algorithmique. Cette phase a pour rôle de faire acquérir à l’apprenant une démarche de résolution de problème et de formalisation de la solution. Dans cette phase l’apprenant décrit ou structure sa solution algorithmique à l’aide d’une notation formelle (pseudo-code) indépendant de tout langage de programmation.L’étude de la littérature indique que l’amélioration de la capacité de résolution de problème passe par la pratique. Dans le cadre de la programmation pour les novices, il est nécessaire de faire de nombreux exercices (résolution de problème) avec des niveaux de difficulté croissante. Il est par ailleurs nécessaire de fournir une rétroaction en rapport avec les erreurs commises par les apprenants.Dans cet objectif nous proposons AlgoInit, un environnement Web pour l’apprentissage de l’algorithmique. En nous basant sur l’étude de la littérature, nous avons défini :- Une modélisation basée sur la taxonomie de Bloom pour définir le niveau cognitif des exercices proposés ;- Une approche d’évaluation basée sur la comparaison de la solution apprenant à une solution modèle. Pour comparer les solutions (apprenant et modèles) décrites en pseudo-code, nous passons par une étape de transformation des solutions en des arbres étiquetés construits à partir d’une base de règle ;- Des règles pour fournir rétroaction et exercices progressifs en fonction du résultat de l’évaluation de la solution de l’apprenant.Afin d’évaluer la potentialité de notre prototype, nous avons mené deux expérimentations à l’université de Djibouti. La première expérimentation a été consacrée à l’évaluation de la capacité de notre prototype à reconnaître les différentes solutions algorithmiques. Quant à la deuxième, elle a été consacrée à l’évaluation de l’intérêt pédagogique d’AlgoInit. Ces expérimentations ont montré des résultats probants sur la capacité d’AlgoInit de classer les solutions (correctes et incorrectes) et de fournir des rétroactions utiles. Les résultats indiquent également que notre système à une influence significative sur la capacité de résolution de problèmes des étudiants. / Mastering the basic concepts of programming and the ability to carry out simple programs are the essential objectives of introductory computer science courses. The teaching and learning of programming is considered complex, which explains the high drop-out rate of these programs, widely documented in the literature. Many works provide learning environments for programming that assist learners in mastering the syntax and semantics of programming languages. However, among the causes of failure, the literature identifies a lack of ability to decompose and formalize a problem in the form of an algorithm.In the context of this thesis, we are interested in the analysis and algorithmic solution phase. The purpose of this phase is to teach the learner a problem solving and formalization process. In this phase the learner describes or structures his algorithmic solution using a formal notation (pseudo-code) independent of any programming language.The literature review indicates that improving problem solving skills requires practice. As part of programming for novices, it is necessary to do many exercises (problem solving) with increasing difficulty levels. It is also necessary to provide feedback related to the mistakes made by the learners.For this purpose we propose AlgoInit, a Web environment for algorithmic learning. Based on the study of the literature, we defined:- A modeling based on Bloom's taxonomy to define the cognitive level of the proposed exercises.- An evaluation approach based on the comparison of a learning solution to a model solution. To compare the solutions (learner and models) described in pseudo-code, we go through a step of transforming solutions into labeled trees built from a rule base- Rules for providing feedback and progressive exercises based on the outcome of the learner's solution assessment.To evaluate the potential of our prototype, we have conducted two experiments at the University of Djibouti. The first experiment was devoted to evaluating the ability of our prototype to recognize the different algorithmic solutions. As for the second one, it was devoted to the evaluation of the educational interest of AlgoInit. These experiments have shown convincing results on the ability of AlgoInit to classify solutions (correct and incorrect) and to provide useful feedback. The results also indicate that our system has a significant influence on students’ problem solving ability.

Une revue de la littérature a révélé que les attentes d'efficacité personnelle sont significativement associées à la perception de la douleur et permettent de prédire de façon significative les réponses des patient-e-s au traitement de la douleur. La présente étude visait à évaluer le rôle de 11 efficacité personnelle lors du traitement des migraines à l'aide de la biorétroaction thermique. Vingt-sept femmes souffrant de migraines ont été assignées aléatoirement à l'une des deux conditions expérimentales. Des graphiques falsifiés générés par ordinateur suggéraient que les sujets montraient soit des habiletés supérieures (condition à succès élevé) ou inférieures (condition à succès modéré) pour le réchauffement des mains comparativement à un échantillon normatif fictif de patients souffrant de migraines. Bien que la manipulation du succès perçu ait produit des différences significatives entre les groupes quant aux attentes d'efficacité personnelle, ces groupes n'ont montré aucune réduction significativement différente de 1'activitémigraineuse ou de la prise de médicaments.

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Notre recherche doctorale s’intéresse aux enseignantes et enseignants novices à l’ordre d’études collégiales qui oeuvrent au secteur technique. Selon de nombreux auteurs, leur entrée en fonction est marquée par l’isolement, par la précarité d’emploi et par une carence en formation pédagogique (Galaise, 2009; Lauzon, 2002). Ces conditions ne favorisent pas leur insertion professionnelle et se soldent trop souvent par des pratiques par tâtonnement qui ne leur permettent pas de s’adapter adéquatement à leur nouvelle profession (Lauzon, 2002). Ce manque de contrôle relatif en début de carrière engendre chez plusieurs enseignantes et enseignants novices un niveau de stress élevé et un délai important avant d’avoir l’impression de tirer des apprentissages de la pratique (Ibid). À cet égard, la pratique réflexive a été identifiée comme pouvant contribuer à l’amélioration de l’enseignement (Bessette et Duquette, 2003; De Cock, Wibault et Paquay, 2006; Holborn, 1992; Lacroix, 2008; Schön, 1983). Toutefois, il appert que les enseignantes et les enseignants ne savent pas toujours comment en tirer parti. L’utilisation d’outils réflexifs simples, accessibles et minimalement connus par les enseignantes et les enseignants novices permettrait de stimuler leur réflexion sur l’action et les rendrait plus autonomes en début de carrière. Le cadre conceptuel auquel nous nous sommes référé dans cette recherche fait appel à trois concepts-clés soit la pratique réflexive, la pensée réflexive et la réflexion. Le modèle de la démarche réflexive d’Holborn (1992) a permis de dynamiser le processus réflexif tandis que les catégories de réflexion proposées par Mezirow (1981) favorisent une analyse de la démarche réflexive entamée par les enseignantes et les enseignants novices. À ce propos, bon nombre d’auteurs ont utilisé le terme de « niveau » pour indiquer une hiérarchie dans les contenus de réflexion. Comme nous 3 le verrons plus loin, nous lui avons préféré le terme de « catégorie » pour écarter cette idée de gradation en privilégiant une approche qui tient compte des dimensions individuelles et met l’accent sur la diversité de l’expérience humaine. Des objectifs spécifiques ont été dégagés des modèles convoqués, mentionnons entre autres, notre intérêt à : 1) décrire les catégories de réflexion exprimées par des enseignants et des enseignantes novices au cours de leur réflexion sur l’action; 2) préciser les catégories de réflexion exprimées lors de l’utilisation des différents outils proposés; 3) mettre en évidence l’apport des différents outils servant à soutenir le développement de la pratique réflexive selon la perception des enseignantes et des enseignants novices. Cette recherche exploratoire de type qualitatif a été réalisée auprès d’enseignantes et d’enseignants novices provenant des départements des techniques de Prothèses dentaires et des techniques de Denturologie qui ont expérimenté les différents outils sélectionnés (journal de bord, autoévaluation, rétroaction vidéo, autoconfrontation simple) pour soutenir leur réflexion. Un accompagnement leur a été proposé par des collègues expérimentés afin qu’ils se familiarisent avec les outils. Enfin, l’appréciation des outils par les participantes et les participants a été recueillie grâce à des entrevues semi-dirigées. À la suite de cette expérimentation qui s’est déroulée sur une année scolaire au collégial, les résultats nous permettent de conclure que les novices développent une meilleure compréhension du processus de réflexion sur l’action et ils utilisent mieux les outils mis à leur disposition au fur et à mesure qu’ils y sont exposés. Les novices sont davantage en mesure de fournir des interprétations logiques et explicites de leurs actions. Nos résultats montrent que les participantes et les participants sollicitent des catégories de réflexion variées lorsqu’ils réfléchissent sur leur pratique. Enfin, les outils semblent contribuer de manière positive à la découverte de significations émergeant de la pratique et ils permettent de bonifier leurs actions pédagogiques. 4 Des retombées sur la pratique enseignante au collégial auront un effet favorable grâce à une utilisation plus éclairée des outils soutenant le développement de la pratique réflexive. D’ailleurs, ces derniers pourront être considérés dans le cadre de l’élaboration et de la mise en place de programmes favorisant la formation continue sur le plan pédagogique, sur le plan de l’insertion et du développement professionnel lors de l’entrée en fonction des novices puisque les outils leur permettront d’avoir une meilleure compréhension de leur pratique enseignante.

Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés aéroacoustiques de jets supersoniques impactant une paroi par simulation des grandes échelles. Ces simulations sont réalisées à partir des équations de Navier-Stokes 3-D instationnaires compressibles exprimées pour des coordonnées cartésiennes ou cylindriques. Afin de résoudre ces équations, des schémas numériques de différenciation spatiale et d'intégration temporelle peu dispersifs et peu dissipatifs sont utilisés. Les écoulements étudiés étant supersoniques, une procédure de capture de choc est également implémentée afin de supprimer les oscillations de Gibbs de part et d'autre des chocs.Dans un premier temps, un jet rond libre et quatre jets ronds impactant une paroi avec un angle de 90 degrés sont simulés sur des maillages cylindriques. Ces jets sont supersoniques, sous-détendus, et sont caractérisés par un nombre de Reynolds calculé à partir du diamètre du jet de Re=60.000, et par un nombre de Mach parfaitement détendu de Mj=1.56. Les résultats du jet libre sont tout d'abord présentés. Ils sont comparés aux résultats de plusieurs études expérimentales et de modèles afin de valider l'approche numérique utilisée. Notamment, les différentes composantes acoustiques spécifiques aux jets sous-détendus comme le bruit de choc large-bande et le bruit de screech sont observées et analysées. Les résultats obtenus pour les quatre jets impactant une paroi sont ensuite examinés. Dans ce cas, la présence d'une boucle de rétroaction aéroacoustique entre les lèvres de la buse et la paroi est montrée. Pour finir, le comportement aérodynamique et aéroacoustique des jets est étudié, et comparé à différentes études numériques et expérimentales de la littérature. Quatre jets plans supersoniques idéalement détendus impactant une paroi avec un angle de 90 degrés sont ensuite calculés. Ils ont un nombre de Reynolds évalué à partir de la hauteur de la buse de Re=50.000 et un nombre de Mach de Mj=1.28. Une boucle de rétroaction aéroacoustique entre la buse et la paroi est de nouveau mise en évidence. Une combinaison de modèles associant un modèle d'onde stationnaire aérodynamique-acoustique et un modèle de stabilité de jet plan 2-D avec des couches de mélange infiniment minces est alors proposée. Ce modèle permet de déterminer à la fois les fréquences les plus probables de la boucle de rétroaction aéroacoustique et leurs natures plane ou sinueuse.Enfin, les simulations de deux jets plans supersoniques impactant une paroi avec des angles de 60 et 75 degrés sont réalisées grâce à l'utilisation de deux maillages cartésiens, par une méthode de recouvrement de maillages. Les modifications des propriétés de la boucle de rétroaction aéroacoustique lorsque l'angle d'impact dévie de 90 degrés sont ainsi étudiées. / In this PhD work, supersonic impinging jets are simulated using large-eddy simulation in order to investigate their aerodynamic and acoustic fields. In practice, the unsteady compressible Navier-Stokes equations are solved on Cartesian or cylindrical meshes. Low-dissipation and low-dispersion numerical methods are used for spatial differentiation and time integration. As the jets are supersonic, a shock-capturing filtering is also applied in order to avoid Gibbs oscillations near shocks.A free round jet and four round jets impinging normally on a flat plate are first simulated on cylindrical meshes. They are underexpanded, and have a Reynolds number based on the nozzle diameter of Re=60.000 and a fully expanded Mach number of Mj=1.56. The results for the free jet are first presented. They are compared with experimental results and predictions given by models in order to validate the numerical setup. Acoustic components specific to underexpanded jets such as broadband shock-associated noise and screech noise are obtained. The results for the four impinging jets are then examined. An aeroacoustic feedback mechanism establishing between the nozzle lips and the flat plate is found to generate tones. Finally, the flow and acoustic properties of the jets are studied and compared with numerical and experimental data.Four ideally expanded jets impinging normally on a flat plate are then simulated. They have a Reynolds number based on the nozzle height of Re=50.000 and a Mach number of Mj=1.28. An aeroacoustic feedback mechanism is again observed between the nozzle lips and the flat plate. A combination of models based on an aeroacoustic feedback model and a vortex sheet model of the jet is then proposed. The model appears able to predict the most likely tone frequencies of the feedback mechanism, and the symmetric or antisymmetric nature of the corresponding jet oscillation.Finally, two ideally expanded jets impinging on a flat plate with angles between the jet direction and the plate of 60 and 75 degrees are simulated using two Cartesian meshes. The effects of the angle of impact on the properties of the aeroacoustic feedback mechanism are finally studied.

Alors que les télécommunications optiques se sont imposées dans les liaisons point à point de très haut débit, leur extension au réseau métropolitain, caractérisé par une grande densité de connexions, est aujourd'hui freinée par le prix élevé des composants. Un des principaux facteurs de coût dans la fabrication des modules optique est lié au besoin de coupler le laser à un isolateur afin de le protéger des réflexions externes. Le but de cette thèse a consisté à développer des lasers monomodes faiblement sensibles à la réalimentation optique afin de pouvoir réaliser des transmissions à 2,5 GBit/s sans isolateur optique. L'étude de structures DFB (Distributed Feedback Lasers) conventionnelles a permis de relier les effets physiques induits sur les composants par la contre-réaction optique aux dégradations observées dans les courbes de taux d'erreurs. Bien qu'un tri de ces composants soit nécessaire à l'échelle industrielle, des transmissions à 2,5 GBit/s et à 85°C ont été réalisées sans plancher et avec de faibles pénalités après optimisation de la structure laser. Afin de s'affranchir de l'opération de tri, de nouvelles structures DFB à pas variable et fondées sur l'utilisation d'un réseau de Bragg asymétrique (chirped grating) ont ensuite été réalisées. Les résultats montrent des performances statiques et dynamiques homogènes sur plaque et au-delà de l'état de l'art. Outre la réduction du prix lié à l'absence d'isolateur, de telles performances permettent surtout de s'affranchir de l'opération de tri et sont donc particulièrement prometteuses pour le développement futur des réseaux de télécommunications tout optique.