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 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.

Problème : Dans un contexte de guerre urbaine qui relève du domaine militaire ou plutôt dans un contexte de surveillance et/ou de sécurité, il importe d'avoir les meilleures informations possibles avant de prendre et d'appliquer une décision sur la procédure d'intervention. En ayant des capteurs hétérogènes à faibles coûts, on est en mesure d'apporter davantage de renseignements sur un changement de l'environnement étudié. Par contre, le fait d'avoir des capteurs différents accentue la complexité du traitement des signaux provenant de chaque capteur. Cette complexité vient de la nature intrinsèque du capteur car on doit acquérir l'information qui nous permet, dans toutes les conditions et en tout temps, de discriminer l'objet A de l'objet B. Il faudra donc porter une attention particulière aux algorithmes choisis. En greffant au système MONNET de nouveaux capteurs, on diminuera le nombre de fausses alarmes ce qui améliorera le modèle des objets détectés. Motivation : Ce travail s'ajoute au projet MONNET en y ajoutant des capteurs sonores, de pression, binaires, etc.. pour augmenter l'efficacité de celui-ci. L'approche employée sera d'intégrer un système gérant les différents capteurs avec MONNET et d'extraire le maximum d'informations utiles pour un traitement afin de vérifier la viabilité et le rendement que peut engendrer l'ajout de ces capteurs. Ensuite, on affichera les résultants de façon graphique. Défis : L'un des défis majeur du projet est l'extraction de données pertinentes provenant des capteurs et leur traitement par des algorithmes pertinents pour perfectionner les modèles des objets dans MONNET. Prenons par exemple le cas d'un capteur sonore. Il faudra juger quel contenu fréquentiel doit être retenu pour apparier l'objet X aux fréquences Y. Applications : On peut facilement penser aux applications possibles suite à l'implantation des capteurs à chaque nœud MONNET. Premièrement, d'un point de vue militaire, on améliore l'assistance au soldat du futur en lui donnant des informations sur l'environnement où il évolue. Sur le plan civil, la surveillance/sécurité est la principale avenue d'application. Approche : La méthodologie de recherche consistera à effectuer une revue de littérature sur les systèmes comparables. La construction d'un prototype (application indépendante) sera faite pour démontrer les capacités de ces capteurs. Ensuite, le développement et l'implantation d'une architecture faite pour le système MONNET en langage C++ sera produite. Finalement, le système MONNET « rehaussé » avec les modules gérant les capteurs sera testé dans un environnement réel. / Problem : In the context of an urban military war or more commonly in the context of surveillance and/or security, it is imperative to have the best possible information before making decisions concerning intervention procedures and their application in a given situation. Affordable heterogeneous sensors will result in an increase in the information obtained concerning a change in the environment studied. However, having different sensors will accentuate the complexity of the treatment of signals originating from each sensor. This complexity arises from the intrinsic nature of the sensor since one must acquire information which will enable, in ail conditions and at ail times, a discrimination between objects A and B. Careful attention must be devoted to the choice of algorithms. The addition of new sensors to the MONNET System will reduce the number of false alarms and improve the model of the detected objects. Motivation : This research strives to further improve the MONNET project through the addition of heterogeneous sensors of the following nature: sound, pressure, binary, etc.. to increase the efficiency of MONNET. The approach will involve the integration of a System in Monnet which manages various sensors and objects and to extract the maximum amount of useful information for a treatment so as to verify the viability and results which the addition of these captors could provide. Challenges : One of the main challenges of this project is the extraction of relevant data provided by the sensors and the treatment of this data by relevant algorithms to perfect the models of the objects in MONNET. For example, in the case of a sound sensor, one must determine which frequency content must be retained to match object X with Y frequencies. Applications : There are several possible applications for the MONNET System once sensors have been implemented in each node. First, from a military point of view, the System will then improve the assistance provided to the soldier of the future by providing him with information on the environment surrounding him. From a civil point of view, surveillance/security is the main avenue of application. Approach : The research methodology consists in carrying out a literature survey on comparable Systems. The construction of a prototype (stand-alone application) will be made to demonstrate the sensors capability. Then, the development and implementation of an architecture made for the MONNET System using the C++ language will be created. Finally, the «improved » MONNET System with modules managing the sensors will be tested in a real environment.

Les travaux réalisés dans le cadre de ce projet de recherche consistent en la modélisation, l'optimisation et la réalisation expérimentale de filtres optiques périodiques. Les filtres étudiés sont des réseaux de Bragg photo induits par illumination ultraviolette, lesquels présentent un spectre périodique menant à la formation de filtres optiques multicanaux. La principale application des filtres périodiques proposés est la compensation de la dispersion chromatique encourue par des signaux optiques lors de leur propagation dans des liens de fibre optique. Les critères de conception ont été établis afin de démontrer une application concrète de ces filtres multicanaux. Afin de faciliter la conception de filtres optiques particuliers la modélisation et l'optimisation employées dans cette étude utilisent des éléments théoriques de traitement de signal dont, plus particulièrement, la transformée en Z. La faisabilité expérimentale des composants est aussi étudiée et quelques résultats expérimentaux sont exposés dans ce mémoire. Plusieurs techniques d'écriture ont été considérées, dont la superposition de réseaux par écriture successive et l'encodage, dans un masque de phase complexe, de la phase du réseau complexe avec apodisation de l'amplitude de la modulation d'indice. L'introduction du design du réseau de Bragg dans le masque de phase est aussi traitée afin d'améliorer les performances de ce nouveau type de compensateurs de dispersion chromatique. Finalement, la performance système des composants développés est évaluée par différentes mesures de taux d'erreur binaire à 10 Gbit/sec, afin de comparer les pénalités introduites par le compensateur avec celles d'une fibre compensatrice.

Dans ce mémoire, on étudie les effets des surfaces d'objets à géométrie complexe dans les images de phase et les images d'amplitude par thermographie infrarouge. L'objectif, avec les images de phase, est de vérifier si le concept de fréquence limite [7] est valable avec les surfaces d'objets à géométrie complexe: un batterie d'expériences correspondantes a été menée. Avec les images d'amplitude, l'objectif de la recherche est de trouver une relation possible entre la surface d'un objet inspecté à géométrie complexe et ses images d'amplitude. Les résultats ont montré que la fréquence limite établie sur les images de phase n'est pas affectée par la surface d'objets à géométrie complexe. De plus, on a également constaté que l'image d'amplitude est effectivement associée à la surface d'objets à géométrie complexe. On peut extraire la géométrie de la surface d'un objet à partir d'une image d'amplitude. Dans notre travail, la méthode de "shape from heating" rapportée par Barker et al., [17] et par Pelletier et al., [8] a été adaptée aux images d'amplitude. On l'a nommée "shape from amplitude". / In this work, effects of complex-shape objects on phase and amplitude images in infrared thermography are studied. The objective with phase images is to test if the blind frequency concept [7] is still suitable for complex-shaped surfaces: many experiments were undertaken. With amplitude images, our objective focuses on the possible relationship between the surface shape of a specimen and its amplitude images. The results showed that the blind frequency based on phase images is not affected by the surface shape of the object. Moreover, we also saw that amplitude image is indeed related to the object surface shape. We can extract the object surface shape from an amplitude image thanks to the "shape from heating" method reported by Barker et al., [17] and Pelletier et al., [8]. This method was adapted to amplitude images, we called it "shape from amplitude".

Le but du projet est de remplacer une caméra d'un nœud du système MONNET (Monitoring of Extended Premises : Tracking Pedestrains Using a Network of Loosely Coupled Caméras) par une paire de caméras stéréo agiles. Cette paire de caméras permettra une détection plus poussée des sujets, en effectuant un suivi 3D de ceux-ci sur une plus longue période et pour en tirer plus d'informations. Il sera aussi possible d'extraire de l'information géométrique sur les sujets détectés. Problématique Notre société (locale et internationale) fait face à des besoins croissants sur le plan de la sécurité. Nous sommes à la recherche de nouvelles approches de surveillance pour augmenter cette sécurité. Une voie de recherche en expansion est la surveillance automatisée par vision artificielle. Les systèmes actuels souffrent de l'incapacité des caméras présentement disponibles d'extraire de l'information géométrique sur les sujets ainsi que de faire un suivi 3D sur un sujet intéressant et nécessitant une plus grande attention / analyse. Motivation & Approche Ce travail se greffe au projet MONNET. Le projet a pour objectif la réalisation d'un système de surveillance utilisant un groupe de nœuds faiblement couplés. L'idée principale est de pouvoir placer des nœuds sans se soucier de leur emplacement par rapport au reste du système et sans reposer sur un serveur central. Ce travail explore la possibilité d'ajouter un nœud formé d'une paire de caméras stéréo agiles. Le projet est déjà capable d'extraire de l'information de la scène observée, mais le système reste statique au niveau des capteurs vision. Avec l'ajout d'une paire stéréo, le système de vision sera dynamique et réagira à son environnement. L'approche employée sera de détecter un sujet dans le champ de vue des caméras de la paire stéréo et d'y extraire le maximum d'informations durant son parcours dans le champ de vue commun. Lorsque le sujet quittera le champ de vue commun, le système estimera sa trajectoire à partir de sa position actuelle et antérieure, afin de se rediriger vers le sujet pour le suivre à nouveau. Cela se fera jusqu'à la limite du déplacement des caméras. Défis L'un des défis majeurs du projet impliquant la paire stéréo agile est la soustraction de Parrière-plan. Comme les caméras vont changer d'orientation tout au long du suivi, le fond de scène va aussi changer (sera statique suivi d'un changement brusque). Différentes techniques devront être utilisées afin de surmonter le problème. Un autre point important qu'il ne faut pas négliger est que lors du déplacement de la caméra, si l'estimation de la position du sujet est erronée et que nous le perdons, l'on doit récupérer rapidement de cette erreur, afin de toujours suivre le sujet. Applications L'application principale serait dans un système de surveillance qui, lorsqu'un événement douteux se produit, pourrait continuer à suivre plus longtemps et avec plus de précision ou de détails la personne qui a engendré l'événement douteux.

L'évolution rapide des nouvelles technologies dans le domaine des télécommunications a tendance à créer de jour en jour de nouveaux besoins et de nouveaux défis et de fertiliser de plus en plus les esprits créateurs pour enrichir le domaine des communications par fibres optiques en inventant et en améliorant les réseaux existants. De nos jours, la fibre optique présente des pertes inférieures à 0.2 dB/km à 1550 nm. Néanmoins plusieurs effets indésirables subsistent lors des transmissions par fibres optiques. Dans ce cadre, nous avons concentré nos travaux de recherche sur la caractérisation, la modélisation, la conception et la réalisation de compensateurs de dispersion chromatique ainsi que des filtres Fabry-Perot pour les réseaux optiques à base de fibres monomodes. Nos recherches se sont penchées sur de nouveaux types de guides cylindriques à cœur creux à base de capillaires en silice ainsi que des guides plans à cœur creux à base de pellicules en nitrocellulose et d'étalons de silice. Ce genre de fibre creuse se comportant comme un guide à perte peut aussi jouer le rôle d'un résonateur Fabry-Perot. Ainsi, grâce à ses propriétés Fabry-Perot, on a pu exploiter et étudier la compensation de la dispersion chromatique à large bande. Les fibres à cœur creux proposées ont montré les fonctions attendues et ciblées dans cette thèse. De futures recherches devraient mener à l'amélioration de la compensation de la dispersion ainsi que l'expérimentation de la partie couplage entre une fibre à cœur creux et une fibre monomode.

Ce mémoire est consacré à l'étude de la modulation adaptative dans le contexte de communications sans fil à large bande utilisant la modulation OFDM. Cette étude est plus particulièrement centrée sur l'analyse des performances et sur l'implantation matérielle d'un modèle de système de modulation adaptative multiporteuses qui incorpore plusieurs éléments d'un système qui serait utilisé de façon pratique. Un survol des communications sans fil à large bande et de la modulation adaptative est tout d'abord fait. Un modèle de chaîne de communications utilisant la modulation adaptative multiporteuses est ensuite proposé. Ce modèle tient compte de certains phénomènes imputables à l'utilisation d'un système pratique tels que les délais de traitement et de feedback, l'estimation de canal et les erreurs dans le canal de feedback. L'impact de ces phénomènes est étudié à partir des performances obtenues. Une architecture matérielle pour une chaîne de modulation adaptative est ensuite étudiée. Cette architecture proposée est ensuite implantée en utilisant une technologie FPGA. Les performances de l'implantation matérielle de la chaîne sont ensuite obtenues par simulation accélérée par matériel.

L'étude couvre un nouveau type de laser dont la longueur d'onde d'émission est synthonisable, discrète et stabilisée. Le principe de fonctionnement de ce nouveau type de laser repose sur la combinaison de la rétroaction optique provenant d'un réseau de Bragg échantillonné et des réflexions parasites de la section semi-conducteur amplificatrice. Dans un premier temps, la démonstration du laser ainsi qu'une comparaison par rapport aux autres lasers accordables est présentée. Ensuite, une théorie de la rétroaction optique basée sur la fonction d'Airy appliquée aux lasers est développée. Des expériences visant à optimiser le laser sont menées et une analyse des principaux paramètres de conception est par la suite effectuée. Enfin, le laser proposé est utilisé dans le cadre des télécommunications et du routage optique.

Dans le domaine du sans-fil, le nombre d'usagers augmente continuellement et la gourmandise des services, en largeur de bande, prend de plus en plus d'ampleur. De nouvelles techniques sont donc nécessaires pour réduire le plus possible l'utilisation du spectre engorgé. Une des techniques envisageables est celle proposée par M. Sébastien Roy de l'Université Laval. Elle consiste à réaliser un récepteur qui, à partir d'un réseau d'antennes, en sélectionne un sous-ensemble qui sera optimal pour un usager en particulier. Chaque usager aura donc son propre sous-ensemble optimal. Pour le déterminer, il suffit de trouver les antennes qui minimisent les interférents et augmentent le rapport signal sur bruit. Ce mémoire décrit l'implantation sur puce d'une partie de ce brevet, c'est-à-dire l'estimateur du canal à long terme. La stratégie de conception est centrée sur la réduction de l'utilisation des ressources matérielle de la puce. De plus, le design doit être totalement paramétrisable puisque plusieurs données ne sont pas encore connues.