Les réseaux de télécommunications optiques métropolitains pourraient bénéficier de l'utilisation de sources optiques incohérentes à large bande, car elles sont peu coûteuses. Par contre, leur bruit d'intensité limite les performances des systèmes. Il a été démontré que l'utilisation d'un amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) pour effectuer un traitement du signal optique à la détection diminue le taux d'erreur. C'est dans ce contexte que la modélisation des sources optiques incohérentes est étudiée. La distribution de son bruit d'intensité est comparée aux données expérimentales. Par la suite, des modèles de simulation des SOAs de différents niveaux de complexité sont présentés. En prenant comme référence un modèle détaillé, vin nouveau modèle simplifié est développé. Des approximations permettent de réduire le système d'équations différentielles partielles du modèle détaillé à une seule équation différentielle ordinaire (ODE) basée sur une quantité globale, le réservoir. Cette quantité est proportionnelle au nombre total de porteurs de charge dans l'amplificateur. Les résultats de simulation des quatre modèles basés sur l'ODE du réservoir sont alors comparés à ceux provenant du modèle détaillé ainsi qu'à des mesures expérimentales. Le modèle du réservoir permet de diminuer le temps de calcul du modèle détaillé par un facteur 20, tout en conservant une très bonne correspondance avec les mesures expérimentales. / Optical access networks could benefit from the use of inexpensive broadband incoherent light sources. However, their high level of intensity noise reduces the achievable level of performance. It was demonstrated that the use of semiconductor optical amplifier (SOA) for signal processing on the receiver side can greatly reduce the bit error rate (BER). In this context, the modeling of incoherent light sources was studied and their intensity distribution was compared with experimental data. In addition, various SOA models of different complexity levels are presented. Taking a detailed space-resolved model as a reference, a new model was developed. Different approximations are used to reduce the System of coupled partial differential equations of the detailed model to a single ordinary differential equation (ODE) describing a global variable called the reservoir. This quantity is proportional to the total number of useful carriers in the amplifier. Simulation results from four versions of the reservoir model are compared to the results obtained with the detailed model and with experimental data. While providing a good match with experimental data, the vise of the reservoir model can reduce computation time by a factor of 20.

Les mesures de plasticité synaptique ont historiquement impliqué l'utilisation de méthodes d'électrophysiologie qui, en intégrant les nombreux influx synaptiques, offrent une très grande sensibilité de détection de changements de forces synaptiques. Cette grande sensibilité se fait cependant aux dépens d'une information spatiale quant à la localisation des synapses subissant une plasticité. Sachant que la plasticité synaptique est un phénomène qui peut être indépendant d'une synapse à l'autre, il devient important d'avoir la possibilité de mesurer, à l'échelle synaptique, les changements moléculaires associés à cette plasticité. De nouveaux outils fluorescents développés dans les dernières décennies permettent maintenant de visualiser directement l'activité synaptique, la signalisation et le remodelage à l'échelle synaptique. Durant ma maîtrise en biophotonique, j'ai mesuré optiquement l'activité calcique résultant d'une libération spontanée de neurotransmetteurs à l'aide d'un nouveau senseur de calcium (Ca2+) génétiquement encodé, GCaMP6f. Pour ce faire, j'ai imagé par vidéo-microscopie des neurones d'hippocampes de rats en culture perfusés avec une solution sans Mg2+ contenant de la Tetrodotoxine (0Mg/TTX). J'ai observé, dans des compartiments dendritiques et dans des épines, des oscillations transitoires et localisées du Ca2+ intracellulaire, nommées influx synaptiques miniatures de Ca2+ (MSCTs). Afin de tester la possibilité de potentialiser les MSCTs, je les ai enregistrés avant et après un protocole de stimulation de 5 minutes reconnu pour induire une plasticité synaptique dans les neurones en culture (0Mg2+/Glycine/Bicuculline, cLTP). J'ai observé qu'une augmentation de la fréquence et de l'amplitude des MSCTs, pouvant persister parfois jusqu'à une heure, est induite par le protocole de stimulation. J'ai donc tenté d'identifier les mécanismes moléculaires de cette plasticité. Les MSCTs sont principalement générés par l'ouverture des récepteurs NMDA, car ils sont presque totalement bloqués par l'addition d'AP5, un antagoniste sélectif au récepteur. De plus, l'ajout d'AP5 durant le protocole de stimulation bloque la plasticité. Il semble donc que les MSCTs et leur plasticité sont dépendants des récepteurs NMDA. Fait intéressant, ni les MSCTs ni leur plasticité ne sont bloqués par le NBQX, un antagoniste des récepteurs AMPA, ce qui laisse supposer que la plasticité résulte possiblement de changements dans la quantité et la composition des récepteurs NMDA, en plus des modifications dans la signalisation du Ca2+ et dans la régulation de la libération de neurotransmetteurs. Également, alors que nous avons observé que l'activité enzymatique de la CaMKII n'est pas essentielle pour l'induction et l'expression de la plasticité, certains résultats préliminaires démontrent un possible rôle de la PKA. Afin de tester mes diverses hypothèses, j'ai également combiné l'imagerie de Ca2+ avec l'imagerie d'autres composants pré et postsynaptiques, afin d'identifier les mécanismes moléculaires responsables de la plasticité des MSCTs. Dans l'ensemble, cette nouvelle mesure de la plasticité synaptique présente le potentiel de fournir de nouvelles connaissances sur la diversité des processus moléculaires qui régissent la potentialisation synaptique. / Classical measurements of synaptic plasticity have involved electrophysiological methods which provide high sensitivity for detecting small changes in synaptic strength. However, this approach does not provide much information about the location of the synapses that undergo plastic changes. Because synaptic plasticity can be synapse-specific, having the ability to monitor changes in synaptic strength at individual synapses is important in order to enable simultaneously monitoring of local molecular mechanisms associated with the plasticity. New fluorescent tools developed in the last decades allow to directly visualize synaptic activity, signaling, and remodeling at individual synapses. During my Master studies, I used optical imaging of a genetically-encoded calcium (Ca2+) sensor, GCaMP6f, to record miniature synaptic Ca2+ transients (MSCTs) in cultured rat hippocampal neurons. For these experiments, I performed video-microscopy on neurons perfused with external solution lacking Mg2+ and containing Tetrodotoxin (0Mg2+/TTX). I have observed highly localized and transient increases of intracellular Ca2+ in dendritic compartments and spines. To test whether these MSCTs can be potentiated, I have measured them before and after a 5 min stimulation known to induce plasticity in cultured neurons (0Mg2+/Glycine/Bicuculline, cLTP). A lasting increase in the frequency and amplitude of MSCTs, for at least an hour, arose from this stimulation protocol. I have thus investigated the molecular mechanisms of this plasticity. The MSCTs are mostly mediated by NMDA receptors, since they are almost totally blocked by the selective antagonist to the receptor, AP5. Moreover, addition of AP5 only during the cLTP stimulation blocks the MSCT plasticity. It thus appears that both the MSCTs and their plasticity are NMDA receptor-dependent. Interestingly, the MSCTs and their plasticity are not blocked by the AMPA receptor antagonists NBQX, pointing to possible changes in NMDA receptor content, postsynaptic Ca2+ signaling, or presynaptic neurotransmitter release. Also, while we found that CaMKII signaling is non-essential for the induction of the plasticity, preliminary data are showing a plausible PKA-dependency of the plasticity. To test these hypotheses, I have also tried to combine Ca2+ imaging with imaging of other pre and postsynaptic components, to identify the molecular mechanisms responsible for the MSCT plasticity. Overall, this new approach presented in this thesis might provide new knowledge on the diversity of molecular processes that support synaptic potentiation.

Cette thèse porte sur le raffinement d’un modèle du bruit utilisé pour des mesures spectroscopiques réalisées avec des peignes de fréquences optiques. La majorité des travaux antérieurs utilisaient des peignes de fréquences où le glissement (chirp) est minimisé, en supposant que tout glissement différentiel entre les peignes allait réduire le rapport signal sur bruit. L’hypothèse sous-jacente était que l’impact du bruit multiplicatif serait augmenté, le glissement lui permettant d’agir plus longtemps sur le signal d’interférence. Cependant, d’autres recherches indiquaient plutôt contraire : le chirp pourrait améliorer la mesure. Cette thèse cherche à augmenter la compréhension du comportement du bruit lorsque les peignes ont des glissements différentiels. De plus, celle-ci apporte de nouvelles évidences sur l’utilité du chirp dans ce type de mesure. À cet effet, nous avons fait une révision bibliographique des modèles du bruit dans les peignes de fréquences optiques. Ensuite, du point de vue théorique, nous avons analysé les effets du chirp sur les bruits additifs et multiplicatifs. Pour le bruit d’intensité, nous avons proposé un modèle phénoménologique décrivant le comportement de l’émission spontanée amplifiée (ASE) dans un laser à verrouillage de mode par rotation non linéaire de polarisation. Les spectres des peignes et leurs battements ont été caractérisés en portant une attention particulière à leur relation avec l’ASE. La thèse permet de conclure que le chirp différentiel n’affecte pas les niveaux des densités spectrales de bruit. Grâce au glissement différentiel de fréquence, il est possible d’envoyer plus puissance à l’échantillon et ainsi améliorer le rapport signal sur bruit des instruments à peignes de fréquence. D’un autre côté, la caractérisation de l’ASE a établi sa nature non-stationnaire. Elle a aussi expliqué des attributs spectraux qui sont observés régulièrement dans les signaux de battement des peignes. Finalement, en supposant que l’ASE circule largement dans une cavité opérée sous le seuil, sa caractérisation fournit une méthode pour estimer le déphasage non linéaire que subit le train d’impulsions femtosecondes. / This thesis proposes a noise model refinement for spectroscopic measurements using dual optical frequency combs. Until now most studies centered their efforts on noise characterization using chirp free combs based on an unproved hypothesis: measurements would get worse with chirped combs since multiplicative noises would be present over a longer duration on the interference pattern thus leading to a greater impact. However, at least one experimental result hinted to the contrary: differential chirp would actually improve the signal to noise ratio. This thesis therefore aims at increasing the understanding of noise when a differential chirp is present in a dual comb measurement. The specific goal is to provide new insights about the usefulness of chirp in this kind of measurement. With this in mind, we conducted a literature review of noise models in optical frequency combs. We subsequently analyzed the chirp’s effect in the presence of both additive and multiplicative noise. The thesis also proposes a phenomenological model to describe the amplified spontaneous emission - ASE in short pulse lasers mode locked using non linear polarization rotation. Finally the comb spectra and their beat notes are characterized putting special attention to their relation with the ASE components. As conclusions, we can report that noise power spectral density levels do not change with a differential chirp. Chirping allows sending a greater optical power through the sample, such that the measurement signal to noise ratio can be improved. On the other hand, the ASE characterization established its non-stationary nature and explained very well characteristic features routinely observed in dual comb beat notes that were not fully understood. Finally, assuming the ASE experiences a sub threshold linear cavity allows using theses features to estimate the non linear phase shift experienced by the modelocked pulse train in the laser cavity.

L'optogénétique est une nouvelle méthode de contrôle de l’activité neuronale dans laquelle la lumière est employée pour activer ou arrêter certains neurones. Dans le cadre de ce travail, un dispositif permettant l’acquisition de signaux neuronaux et conduisant à une stimulation optogénétique de façon multicanale et temps-réel a été conçu. Cet outil est muni de deux canaux de stimulation optogénétique et de deux canaux de lecture des signaux neuronaux. La source de lumière est une DEL qui peut consommer jusqu’à 150 milliampères. Les signaux neuronaux acquis sont transmis à un ordinateur par une radio. Les dimensions sont d’environ 20×20×15 mm3 et le poids est de moins de 7 grammes, rendant l’appareil utile pour les expériences sur les petits animaux libres. Selon nos connaissances actuelles, le résultat de ce projet constitue le premier appareil de recherche optogénétique sans-fil, compact offrant la capture de signaux cérébraux et la stimulation optique simultanée. / Optogenetics is a new method for controlling the neural activity where light is used to activate or silence, with high spatial and temporal resolution, genetically light-sensitized neurons. In optogenetics, a light source such as a LED, targets light-sensitized neurons. In this work, a light-weight wireless animal optogenetic headstage has been designed that allows multi-channel simultaneous real-time optical stimulation and neural recording. This system has two optogenetic stimulation channels and two electrophysiological reading channels. The optogenetic stimulation channels benefit from high-power LEDs (sinking 150 milliamps) with flexible stimulation patterns and the recorded neural data is wirelessly sent to a computer. The dimensions of the headstage are almost 20×20×15 mm3 and it weighs less than 7 grams. This headstage is suitable for tests on small freely-moving rodents. To the best of our knowledge, this is the first reported fully wireless headstage to offer simultaneous multichannel optical stimulation along with multichannel neural recording capability.

Comprendre les images est d’une importance cruciale pour une pléthore de tâches, de la composition numérique au ré-éclairage d’une image, en passant par la reconstruction 3D d’objets. Ces tâches permettent aux artistes visuels de réaliser des chef-d’oeuvres ou d’aider des opérateurs à prendre des décisions de façon sécuritaire en fonction de stimulis visuels. Pour beaucoup de ces tâches, les modèles physiques et géométriques que la communauté scientifique a développés donnent lieu à des problèmes mal posés possédant plusieurs solutions, dont généralement une seule est raisonnable. Pour résoudre ces indéterminations, le raisonnement sur le contexte visuel et sémantique d’une scène est habituellement relayé à un artiste ou un expert qui emploie son expérience pour réaliser son travail. Ceci est dû au fait qu’il est généralement nécessaire de raisonner sur la scène de façon globale afin d’obtenir des résultats plausibles et appréciables. Serait-il possible de modéliser l’expérience à partir de données visuelles et d’automatiser en partie ou en totalité ces tâches ? Le sujet de cette thèse est celui-ci : la modélisation d’a priori par apprentissage automatique profond pour permettre la résolution de problèmes typiquement mal posés. Plus spécifiquement, nous couvrirons trois axes de recherche, soient : 1) la reconstruction de surface par photométrie, 2) l’estimation d’illumination extérieure à partir d’une seule image et 3) l’estimation de calibration de caméra à partir d’une seule image avec un contenu générique. Ces trois sujets seront abordés avec une perspective axée sur les données. Chacun de ces axes comporte des analyses de performance approfondies et, malgré la réputation d’opacité des algorithmes d’apprentissage machine profonds, nous proposons des études sur les indices visuels captés par nos méthodes. / Understanding images is needed for a plethora of tasks, from compositing to image relighting, including 3D object reconstruction. These tasks allow artists to realize masterpieces or help operators to safely make decisions based on visual stimuli. For many of these tasks, the physical and geometric models that the scientific community has developed give rise to ill-posed problems with several solutions, only one of which is generally reasonable. To resolve these indeterminations, the reasoning about the visual and semantic context of a scene is usually relayed to an artist or an expert who uses his experience to carry out his work. This is because humans are able to reason globally on the scene in order to obtain plausible and appreciable results. Would it be possible to model this experience from visual data and partly or totally automate tasks? This is the topic of this thesis: modeling priors using deep machine learning to solve typically ill-posed problems. More specifically, we will cover three research axes: 1) surface reconstruction using photometric cues, 2) outdoor illumination estimation from a single image and 3) camera calibration estimation from a single image with generic content. These three topics will be addressed from a data-driven perspective. Each of these axes includes in-depth performance analyses and, despite the reputation of opacity of deep machine learning algorithms, we offer studies on the visual cues captured by our methods.

Les systèmes de communication sans-fil de prochaine génération nécessitent de nouvelles techniques avancées afin de supporter un nombre continuellement grandissant d'usagers et de services consommant beaucoup de largeur de bande. Une de ces techniques est l'utilisation de réseaux d'antennes aux deux extrémités du lien sans-fil, c'est-à-dire un système MIMO (Multi-Input, Multi-Output). De tels systèmes augmentent le taux binaire sans consommer de largeur de bande additionnelle. Particulièrement, le codage spatio-temporel permet d'obtenir une grande partie de cette augmentation. Les systèmes MIMO et le codage spatio-temporel ont été souvent étudiés d'un point de vue théorique, mais moins souvent d'un point de vue pratique. Ce mémoire décrit donc dans un premier temps la structure matérielle d'un récepteur MIMO basé sur une architecture efficace de traitement multi-couches spatio-temporel utilisant un calcul de poids optimaux. Un calcul optimal des poids exige l'opération d'inversion de matrice. Ainsi, afin d'obtenir un système complet sur puce, le mémoire décrit dans un deuxième temps une architecture d'inversion itérative de matrice très bien adaptée à l'implantation sur puce.

La spectroscopie double-peigne est une technique qui consiste à faire interférer deux peignes de fréquences laser légèrement désynchronisés ayant sondé un échantillon afin de retrouver sa signature spectrale avec une haute résolution et à grande vitesse. Cependant, elle requiert deux lasers qui sont mutuellement cohérents, une contrainte qui est habituellement satisfaite par stabilisation active au prix d’une plus grande complexité matérielle. Cette thèse aborde ce problème en présentant des solutions qui permettent l’utilisation de peignes en opération libre, simplifiant ainsi la technique du double-peigne. On démontre d’abord une plateforme laser compacte capable de générer une paire de peignes de fréquences qui sont affectés de manière similaire par les perturbations environnementales. Elle est basée sur une puce de verre dopée à l’erbium contenant plusieurs guides d’ondes inscrits par laser et séparés de quelques centaines de microns. Deux guides adjacents sont pompés simultanément et opérés en régime de synchronisation modale à ∼ 1 GHz dans la bande de 1.5 μm pour fournir une paire de peignes corrélés. Le bruit de fréquence en opération libre de cette source est ensuite caractérisé et on estime un temps de cohérence mutuelle qui dépasse le temps de mesure requis pour obtenir un spectre à haute résolution. Ceci est rendu possible grâce à l’utilisation de lasers qui sont intrinsèquement peu bruités, à l’intégration mécanique de la source, et à l’utilisation d’une grande différence entre les cadences des peignes. On présente aussi deux algorithmes de correction qui, lorsque combinés avec notre source double-peigne, permettent d’étendre artificiellement son temps de cohérence afin d’augmenter le temps de moyennage utile sans sacrifier la résolution spectrale. Ces algorithmes estiment et compensent la phase et le temps d’arrivée des interférogrammes mesurés, et ce sans recourir à aucune mesure externe des fluctuations des peignes. Ils sont d’abord décrits en détail puis leurs limites sont déterminées de façon quantitative à partir des paramètres des peignes et de leur bruit de fréquence relatif, où une grande différence entre les cadences apparaît comme étant la clé d’une correction réussie. Finalement, les performances du spectromètre double-peigne assisté par la correction logicielle sont démontrées en mesurant le spectre de transmission de l’acétylène et du cyanure d’hydrogène avec un échantillonnage spectral de ∼1 GHz. La qualité des mesures est validée par comparaison avec des spectres simulés à partir de données connues. / Dual-comb spectroscopy is a technique where two slightly detuned laser frequency combs are interfered together after probing a sample under study in order to retrieve its spectral signature with a high resolution and at high speed. However, it requires two lasers that are mutually coherent, a constraint that is most often satisfied by active stabilization at the cost of an increased hardware complexity. This thesis tackles this issue by presenting solutions that allow the use of free-running combs, thus simplifying the dual-comb technique. First, we demonstrate a compact laser platform able to generate a pair of frequency combs that are similarly affected by environmental perturbations. It is based on an erbium-doped glass chip containing a number of ultrafast-laser-inscribed waveguides separated by a few hundred microns. Two adjacent waveguides are pumped simultaneously and passively mode-locked at ∼1 GHz in the 1.5 μm band to deliver a pair of correlated frequency combs. The free-running frequency noise of this source is characterized thoroughly and its mutual coherence time is found to exceed the measurement time required to retrieve a high-resolution spectrum. This is made possible by the use of intrinsically low-noise waveguide lasers, by the dual-comb source’s mechanical integration, and by the use of a large repetition rate difference between the combs. We also present two correction algorithms that, when combined with our dual-comb source, allow to artificially extend its coherence time in order to increase the useful averaging time without sacrificing the spectral resolution. These algorithms work by estimating and compensating the phase and timing of the measured interferograms without relying on any external measurement of the combs’ fluctuations. They are first described in detail and their limitations are determined quantitatively in terms of the combs’ parameters and relative frequency noise, where a large repetition rate difference appears to be the key to a successful correction. Finally, the performance of the dual-comb spectrometer assisted by a software correction is demonstrated by measuring the transmission spectrum of acetylene and hydrogen cyanide with a spectral sampling of ∼1 GHz. The quality of the measurements is validated by comparison to spectra simulated from known data.

Pour satisfaire les futures besoins de bande passante, les réseaux d'accès existants de fibre-au-domicile (FTTH) doivent être améliorés pour garantir au moins une connexion dédiée de 100 Mb/s par abonné. Étant donné que la durée de vie de l'infrastructure d'un réseau optique passif (PON) doit dépasser 25 ans, le remplacement des infrastructures existantes n'est pas désiré lors de l'amélioration du 'throughput' du réseau. Dans cette thèse, nous proposons des solutions peu coûteuses pour la prochaine génération des PONs utilisant l'infrastructure existante basée sur les coupleurs passifs. Les mises à jour nécessaires sont effectuées à base d'abonné permettant un déploiement progressif des clients à haut débit, sans affecter les anciens usagers. Dans notre étude, nous considérons deux types de solutions utilisant des sources de lumière incohérente. La première approche que nous proposons est d'utiliser le codage spectral d'amplitude à accès multiple par répartition de codes (SAC-OCDMA) pour la prochaine génération des PONs. La performance des architectures basées sur des sources de lumière locales ou des sources centralisées sont examinées en fonction du taux d'erreur binaire (BER), du budget de puissance, et des exigences d'amplification. Nous avons, avec succès, démontré la liaison montante d'un 7x622 Mb/s SAC-OCDMA PON au-dessus d'un lien de 20 km, avec l'opération en mode rafale (burst-mode). Malgré les pertes supplémentaires dans les architectures avec des sources centralisées, nous avons atteint une transmission sans erreurs pour un système chargé, en utilisant un code correcteur d'erreurs (FEC) ReedSolomon RS(255,239). En utilisant le récepteur 'burst-mode', nous avons atteint un rapport de perte de paquets (PLR) nul, pour un maximum de quatre usagers simultanés et plus de deux ordres de grandeur d'amélioration du PLR pour un PON chargé. La deuxième approche que nous proposons est un chemin de migration du multiplexage par répartition temporel (TDM) vers le multiplexage dense de tranches de spectres (SS) par répartition en longueur d'onde (WDM). Nous utilisons un nouvel amplificateur optique réfléchissant à semi-conducteur (RSOA) auto-injecté, comme un transmetteur, et un récepteur balancé récemment proposé pour atténuer le bruit d'intensité. Nous utilisons un réseau de Bragg (FBG) ayant une réflectivité de p% pour l'auto-injection, et nous optimisons sa réflectivité pour un compromis entre la puissance de sortie et l'effet de nettoyage du bruit. Nous avons découvert qu'en utilisant le FBG optimal (p = 18 ± 2%), on peut transmettre jusqu'à 4.5 dBm de puissance dans un canal de 25 GHz. Nous avons démontré expérimentalement une transmission SS-WDM dense à 1.25 Gb/s, et traité la possibilité d'avoir une unité de réseau optique (ONU) incolore en plaçant le FBG au nœud de distribution (RN). Une transmission sans erreurs a été réalisée sur un lien de 20 km pour l'auto-injection locale, alors qu'un plancher de BER autour de IO"9 â été atteint pour l'auto-injection à distance. Pour un lien de 10 km, une transmission sans erreurs a été atteinte pour les deux cas. Le budget de puissance a permis jusqu'à 32 usagers d'être supportés au-dessus de l'infrastructure existante de PON sans amplification au terminal de ligne optique (OLT). A l'aide des simulations, nous avons estimé que la capacité peut être augmentée à 128 usagers lorsqu'un FEC est utilisé. Nous avons montré que, malgré les pertes élevées au RN, notre solution permet une plus grande efficacité spectrale que celle des SS-WDM PON traditionnels basés sur des rangées de réseaux à guide d'ondes (AWG). / To satisfy future bandwidth demands, existing fiber-to-the-home (FTTH) access networks must be upgraded to guarantee at least a 100 Mb/s dedicated connection per subscriber. Since the lifetime of the outside plant of a passive optical network (PON) is expected to be greater than 25 years, replacing the existing PON infrastructure is not desirable when upgrading the network throughput. In this thesis, we propose inexpensive solutions for next generation PONs using the existing passive splitter-based infrastructure. The necessary upgrades are made on a per subscriber basis allowing a gradual rollout of high bit rate clients without affecting the legacy PON users. In our study, we consider two different solutions using incoherent light sources. The first approach we propose is to use spectral amplitude coded (SAC) optical code division multiple-access (OCDMA) for next generation PONs. Both local sources and centralized light sources architectures are examined in terms of the bit error rate (BER) performance, the power budget, and the amplification requirements. We successfully demonstrated the uplink of a 7x622 Mb/s SAC-OCDMA PON over a 20 km link, with burst-mode operation. Despite the extra losses in centralized light sources architectures, we achieved error free transmission for a fully loaded system using a Reed-Solomon RS(255,239) forward-error correcting (FEC) code. Using the burst-mode receiver, we reported zero packet loss ratio (PLR) for up to four simultaneous users, and more than two orders of magnitude improvement in the PLR for a fully loaded PON. The second approach we propose is a migration path from time-division multiplexing (TDM) to dense spectrum-sliced (SS) wavelength-division multiplexing (WDM). We use a novel self-seeded reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) as a transmitter, and a recently proposed balanced receiver to mitigate the intensity noise. We use a p% reflective fiber Bragg grating (FBG) for self-seeding, and we optimize its reflectivity to trade off the output power versus the noise cleaning effect. We found out that using the optimum FBG (p = 18 ± 2%), we can transmit up to 4.5 dBm of power within a 25 GHz channel. We experimentally demonstrated a 1.25 Gb/s dense SS-WDM transmission, and addressed the possibility of colorless optical network unit (ONU) operation by placing the FBG at the remote node (RN). Error free transmission was achieved over a 20 km feeder for local self-seeding, whereas a BER floor around 10"9 was reported for the remote self-seeding. For a 10 km feeder, error free transmission was achieved for both cases. The power budget allowed up to 32 users to be supported over the existing PON infrastructure without optical line terminal (OLT) amplification. Through simulations we estimated that the capacity can be increased to 128 users when a FEC is used. We showed that despite the high splitting losses at the RN, our solution achieves a higher spectral efficiency than that of traditional arrayed waveguide grating (AWG)-based SS-WDM PONs.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Les systèmes de surveillance vidéo comme méthode de prévention et de protection connaissent une popularité grandissante. Cependant, des études tendent à démontrer que le placement des caméras est généralement inadéquat, se soldant en des systèmes à efficacité limitée. Ce mémoire propose une méthode permettant le placement automatique d'un nombre variable de caméras dans un environnement arbitraire en vue d'en optimiser le coût et la performance. Nous développons une formulation de la problématique pouvant servir à l'expression générale de plusieurs problèmes de placement de caméras. Les problèmes sont résolus grâce à un algorithme évolutionnaire, utilisant une représentation à taille variable, qui produit en sortie un ensemble de solutions exprimant les compromis possibles entre le coût et la performance. L'analyse qualitative des solutions est réalisée à l'aide de trois paradigmes de visualisation développée pour ce projet. Nous analysons trois problèmes concrets résolus par l'algorithme.

Le but poursuivi dans cette thèse est la mesure du déplacement de la fréquence hyperfine du Rubidium 87 plongé dans l'azote moléculaire (N₂) à différentes densités, autour d'une température T₀ de 60 °C. Les résultats sont représentés par un développement en série, jusqu’au second degré en (T-T₀).Nous donnons la valeur des coefficients de déplacement de fréquence, définis comme les coefficients de ce développement normalisés à la densité de N₂. Nous avons observé une non linéarité du déplacement de fréquence en fonction de la densité de N₂, que nous interprétons comme découlant d'une erreur systématique sur la densité. Cette interprétation s'appuie sur une évaluation théorique de la non linéarité, et nous conduit à donner au coefficient de pression la valeur de la pente à l'origine de la courbe du déplacement de fréquence en fonction de la densité… / Québec Université Laval, Bibliothèque 2019