Dans un contexte de développement important des technologies photoniques et de leurs applications à la plupart des domaines scientifiques (télécommunications, biologie, médecine), il apparaît de plus en plus essentiel de pouvoir se doter de sources laser accordables en longueur d'onde et facilement utilisables. Ce mémoire résume et approfondit la recherche menée dans le cadre de la compagnie Technologies SWAG Inc. sur le laser accordable électroniquement (ETL). Elle présente ainsi les principes inédits mis en œuvre et ayant fait l'objet d'un brevet et développe à la fois les avantages et les limites de ceux-ci. Ces principes ont par la suite fait l'objet de démonstrations expérimentales utilisant différentes technologies disponibles : celle des fibres optiques dopées et celle des semi- conducteurs pompés optiquement et électriquement. / In a context of significant development of photonic technologies and their applications to the majority of the scientific fields (telecommunications, biology, medicine), it appears increasingly essential to be able to use tunable and easy-to-use laser sources. This memorandum summarizes and looks further into the research undertaken within the company Technologies SWAG Inc. on the electronically tunable laser (ETL). It thus presents the new patented principles implemented and develops at the same time the advantages and the limits of those. These principles were the subject thereafter of experimental demonstrations using various available technologies: that of doped optical fibres and that of optically or electrically pumped semiconductors.

La qualité de l'immersion dans un environnement virtuel dépend grandement de la qualité visuelle de l'environnement et de la variété des interactions disponibles à l'utilisateur. Cependant, l'élaboration de tels environnements est influencée par de nombreux facteurs. Dans le cadre de ce mémoire, nous allons nous concentrer sur deux facteurs importants, soient : la performance du module de rendu graphique et le cycle de développement de scénarios. Les travaux présentés dans le cadre de ce mémoire ont contribué au développement d'un module de rendu graphique, ainsi qu'au développement d'un cycle de développement de scénarios à l'intérieur du framework de simulation APIA, cela afin de pouvoir gérer des environnements virtuels visuellement complexes en plus de faciliter le développement de scénarios en automatisant le processus. Les principaux défis de ce projet furent d'intégrer différentes technologies récentes dans le domaine du graphique par ordinateur afin d'embellir la qualité visuelle de l'environnement virtuel, d'optimiser la performance du rendu graphique et d'ajouter du réalisme à la modélisation des environnements virtuels. Avec un module de rendu graphique mieux adapté, le framework de simulation APIA sera en mesure de développer des simulations ciblant des environnements virtuels complexes et de grande envergure. De plus, le nouveau cycle de développement proposé accélérera grandement l'élaboration de nouveaux scénarios.

Dans un contexte d'étude d'algorithmes de traitement radar, la section efficace radar (SER) d'une cible est souvent requise pour simuler le signal reçu à l'antenne. À haute fréquence, cette SER est avantageusement calculée à partir d'un ensemble de points brillants positionnés judicieusement dans l'espace. La construction d'un modèle adéquat de points brillants est faite en utilisant une approche par facettes. Dans cette approche, la cible est représentée par un ensemble de facettes triangulaires dont le centre représente la position d'un point brillant et dont la SER représente l'amplitude et la phase de ce point brillant. La SER globale de la cible est obtenue en faisant une somme vectorielle des SER de chaque facette. La SER d'une facette est calculée à l'aide d'une méthode analytique. L'objectif de ce travail était d'étudier différentes méthodes analytiques pour modéliser la SER des facettes d'une cible afin d'obtenir une SER globale précise pour la simulation d'un radar se déplaçant vers une cible. Les méthodes étudiées ont été l'optique physique (OP), l'optique physique modifiée pour le champ proche et finalement, la théorie physique de diffraction (TPD) utilisant le concept de la méthode des courants équivalents (MCE). Les résultats obtenus avec ces modèles ont été validés avec les SER d'une plaque et d'un cylindre ainsi qu'avec la SER dynamique d'un cylindre. La méthode utilisant l'OP a donné une bonne approximation de la SER malgré la simplicité de cette méthode. La méthode de l'OP modifiée pour le champ proche a aussi produit de bons résultats tout en améliorant la plage de prédiction dans le champ proche et en demeurant très efficace en calcul. La méthode de la TPD a fourni des prédictions légèrement meilleures que celles de l'OP modifiée mais elle a requis une plus grande puissance de calcul. Finalement, l'OP modifiée et la TPD ont démontré qu'elles étaient adéquates pour la simulation d'un radar se déplaçant vers une cible. / Within the framework of radar processing studies, the target radar cross section (RCS) is often required to simulate the received signal at an antenna. At high frequency, this RCS can be advantageously computed from a set of scattering points judiciously positioned in space. The construction of an adequate scattering-point model is done using a facet approach. In this approach, the target is modeled as a set of triangular facets whose center represents the location of a scattering point and whose RCS represents the amplitude and phase of the scattering point. The target global RCS is then obtained from a coherent sum of the RCS of each facet. The facet RCS is computed with an analytic method. The aim of this work was to investigate various analytic methods to model the target facet RCS to obtain an accurate global RCS for the simulation of a radar moving toward a target. The studied methods were the Physical Optics (PO), a refined physical optics formulation adapted for near field and, finally, the Physical Theory of Diffraction (PTD) using the concept of the method of equivalent current (MEC). The results obtained with these models were validated with the RCS s of a square plate and of a cylinder as well as with the dynamic RCS of a cylinder. The method using PO gave a good approximation of the RCS in spite of its low complexity. The near-field refined PO method also produced good results while improving the prediction range in the near field and being computer efficient. The PTD method provided predictions slightly better than those of the refined PO method but it required more Computing power. Finally, the refined-PO and PTD methods demonstrated they were adequate for the simulation of a radar moving toward a target.

Le présent ouvrage vise à étudier différents aspects reliés à la commande non-linéaire des bioprocédés et à leur caractérisation, visant leur éventuelle optimisation. Une particularité des bioprocédés est leur tendance à se comporter de manière variable dans le temps : étant constitués d'organismes vivants, ces derniers possèdent par définition une capacité d'adaptation à leur environnement, ce qui crée le phénomène. Côté opérationnel, il existe en plus une limitation face à l'instrumentation disponible. En effet, les équipements rattachés aux bioréacteurs doivent pouvoir tolérer le processus de stérilisation, qui implique l'atteinte de températures élevées (~120°C), et un certain niveau de pression. Enfin, une dernière limitation opérationnelle s'appliquant aux bioprocédés est le faible nombre de variables manipulées, fonction du mode d'opération. Suite à ces constats, plusieurs avenues peuvent être explorées afin de pallier à la situation. De manière générale, l'utilisation du débit de purge (bleed) est proposée comme variable de contrôle en mode perfusion. Une analyse en régime stationnaire est d'abord présentée, suivie du développement d'une stratégie de contrôle non-linéaire adaptative, basée sur les fondements du backstepping, et multivariable (2x2). Cette dernière est ensuite implantée en simulation, afin d'en évaluer la robustesse, la performance, et la sensibilité au bruit de mesure. L'algorithme est par la suite bonifié pour permettre le passage entre les modes perfusion et continu en toute transparence, afin de permettre de réguler les concentrations en biomasse et en substrat sans devoir se soucier si les consignes correspondent à un mode d'opération en particulier. Une méthodologie est par la suite proposée pour régler les paramètres du contrôleur, basée sur la linéarisation du modèle dynamique et le placement de pôles. Des simulations basées sur un modèle tiré de données expérimentales permettent d'en évaluer les performances, la robustesse et la sensibilité au bruit. Les transitions entre les modes d'opération sont ensuite investiguées, afin de vérifier qu'elles ne comportent aucun risque pour le système. Le dernier sujet de cet ouvrage se constitue d'analyses de marquage au carbone 13. Celles-ci permettent le suivi du passage des atomes de carbone à travers le métabolisme, et ainsi valider la présence ou l'absence de certaines voies métaboliques. Ainsi, avec un modèle métabolique plus représentatif de la réalité, des relations plus fiables pourront être tirées entre les flux métaboliques obtenus et la production visée, soit la production d'adénovirus à partir de cellules HEK-293 SF.

Dans ce travail nous nous intéressons aux problèmes liés à la combinaison d'informations en provenance de sources multiples. Nous proposons de représenter les informations en provenance de la théorie des ensembles flous (FST) et de la théorie de l'évidence (DST) dans le cadre unificateur des ensembles aléatoires (RST). Le processus de combinaison fait face à deux problématiques majeures : (1) une explosion du temps de calcul dû au grand nombre d'éléments focaux, et (2) la combinaison d'informations en conflit total. Nous proposons dans un premier temps de réduire le temps de calcul du processus de combinaison, en appliquant une approximation directe aux informations de la FST qui s'avère très efficace lorsque la cardinalité du cadre de discernement est élevée. Dans un deuxième temps nous proposons une formulation générale pour les règles de combinaison de la RST, ainsi qu'une nouvelle classe de règles adaptatives qui a l'avantage de (a) prendre en compte de manière automatique la fiabilité des sources, (b) combiner des informations définies sur des cadres de discernement différents et homogènes. Elle possède un comportement similaire à la règle conjonctive lorsque les sources sont en accord et un comportement similaire à la règle disjonctive lorsque les sources sont en désaccord.

Nous évaluons les performances de systèmes optiques à accès multiple par répartition de codes (OCDMA). Nous concentrons notre étude sur les types de OCDMA qui utilisent des sources optiques à émission continue. Pour un système OCDMA à encodage spectral-temporel, nous présentons une comparaison expérimentale entre les performances d'une source incohérente et d'un laser multi longueurs d'onde lorsque cette source est partagée entre les usagers. Nous démontrons que les performances sont ultimement limitées par le bruit d'intensité des sources incohérentes et par le bruit de battement des sources lasers. Nous démontrons une correspondance entre la simulation et les résultats expérimentaux pour des systèmes d'encodage spectral d'amplitude et d'encodage spectral-temporel. Pour ce faire, la source utilisée est une source incohérente large bande et la correspondance entre les taux d'erreurs binaires mesurés et simulés est démontrée jusqu'à quatre usagers simultanés pour chacun des deux systèmes. À la suite de cette validation du simulateur, les performances pour différents types de codes et pour un système avec paramètres optimisés sont prédites. Les sources incohérentes étant limitées par un bruit d'intensité intrinsèque, d'autres options sont envisagées afin d'améliorer les performances. En particulier, trois configurations de sources lasers multi longueurs d'onde sont envisagées. Les performances peuvent alors être significativement meilleures qu'avec des sources incohérentes, mais demandent un positionnement précis des fréquences centrales des lasers. L'utilisation d'un code correcteur d'erreurs est également étudié afin d'améliorer les performances.

Ce mémoire présente une étape intermédiaire de traitement dans le but d'isoler les objets principaux d'une scène. Les calculs sont effectués à partir de la sortie du logiciel Magno, qui a pour but de segmenter une image numérique en segments de droites et en arcs de cercles. L'objectif du projet est de nettoyer la carte de primitives ; garder celles qui sont disposées à former un objet multi-parties et rejeter celles qui vraisemblablement représentent l'arrière-scène. L'approche retenue implique un appariement de toutes les paires de primitives possibles et y ajoute une phase de relaxation pour stabiliser les résultats.

La parallélisation est une solution possible pour améliorer un simulateur séquentiel s'il devient trop lent dû à une surcharge de calculs et qu'on ne désire pas concevoir à neuf un nouveau simulateur parallèle. Ce mémoire présente la conception UML d'une architecture pour un simulateur parallèle flexible et extensible capable de gérer différents environnements de déploiement par une configuration au temps d'exécution. Ce projet a vu le jour dans le but d'améliorer les performances de l'architecture KARMA, une architecture séquentielle pour la simulation d'engagements d'armes, pour réussir à atteindre le temps-réel dans une simulation haute-fidélité avec matériel dans la boucle. L'approche retenue propose une architecture non commerciale et développable à faibles coûts. L'implémentation et les tests préliminaires ont été basés sur un logiciel source libre et portable sur plusieurs plates-formes nommé ACE.

Ce mémoire porte sur le développement d'une méthode de conception d'entraînements à vitesse variable par modèles analytiques en appliquant un processus d'optimisation sur les machines synchrones cylindriques. Cette méthode de conception permet de considérer l'ensemble des points de fonctionnement de l'entraînement et ses cycles d'opération. Après avoir réalisé le dimensionnement de la machine, on utilise un modèle de type circuit électrique équivalent pour vérifier les performances dans des conditions de fonctionnement variées. Une méthode d'optimisation globale permet de rechercher la meilleure solution possible pour satisfaire l'ensemble des contraintes du cahier des charges. On utilise aussi une méthode de correction itérative pour améliorer la précision des modèles et valider la solution optimale avec un logiciel de calcul des champs par éléments finis. Nous développons une méthode permettant de prendre en compte les caractéristiques non linéaires des matériaux magnétiques et la saturation. On présente deux exemples de la méthode de conception pour des cahiers des charges d'applications utilisant des ensembles convertisseur-machine sur une large plage de vitesse. Le premier est un alternateur à griffes d'automobile de type Lundell et le deuxième, un moteur de traction pour un véhicule électrique. / This project presents a design method of variable speed drives with analytical models by applying an optimization process. It concerns synchronous machines. This design method permits to consider the set of points in a torque-speed chart of the drive and its cycles of operation. After having calculated the dimensions of the machine, one uses an electrical circuit model to verify performances. A method of global optimization is used to search for the best solution to satisfy the set of constraints and specifications. One also uses an iterative method of parameter correction to improve the precision of models and to validate the optimal solution with FE software. We develop a design method taking account non linear magnetic characteristic of materials and magnetic saturation. One presents two design examples for applications using drive Systems on a wide range of speed. The first is a claw-pole lundell car alternator and the second, an electric traction System.

La conception d'instruments de mesure optique complexes comme des spectromètres par transformation de Fonder nécessite l'intégration de plusieurs sous-systèmes jouant tous un rôle critique dans les performances de l'ensemble. Ce mémoire fait d'abord un survol de l'intégration des systèmes lors de la conception d'un spectromètre par transformation de Fourier imageur avec une emphase particulière sur l'intégration du détecteur dans l'instrument. Une présentation des méthodes habituelles de caractérisation des performances des détecteurs sensibles à la lumière infrarouge; est ensuite effectuée puis une nouvelle méthode est proposée. Cette nouvelle approche de caractérisation de responsivité de détecteurs est dérivée; des techniques utilisées habituellement. Une étude de la théorie sous-jacente à cette méthode de caractérisation de responsivité est faite et les hypothèses requises sont présentées. Par la suite, une étude des performances de bruit des détecteurs est effectuée; et une méthode d'analyse expérimentale qui vise principalement à évaluer le bruit de grenaille de photodétecteur est analysée.