L'émergence des amplificateurs à fibre et l'inévitable accroissement du débit ont drastiquement augmenté la complexité des systèmes de transmission optiques, imposant une évolution des composants photoniques. Des techniques de caractérisation fiables et précises sont alors indispensables pour mener une analyse appropriée des caractéristiques et des performances desdits composants. La réflectométrie à faible cohérence sensible à la phase est une technique bien adaptée à la détection, localisation et quantification des discontinuités d'indice dans les composants optiques et photoniques. Dans le cadre de cette thèse, elle a été appliquée à l'analyse de différents composants photoniques innovants, tels que les réseaux de Bragg à fibre, les fibres optiques spéciales et les lasers à semi-conducteurs soumis à une injection optique. Les résultats obtenus situent cette technique comme un véritable outil d'investigation qui s'avère très performant pour l'assistance et l'aide à la conception des nouvelles générations de composants photoniques.

L’objectif de cette thèse est d’étudier et de reproduire les caractéristiques spécifiques de la microstructure du combustible nucléaire irradié à fort taux de combustion, appelée structure HBS (High Burnup Structure). Il s’agit d’étudier les différents paramètres pertinents impliqués dans la formation d’une telle structure, en évaluant leur importance, et en clarifiant leurs éventuelles synergies. Cet objectif a été réalisé en utilisant un système de modèle ultra simplifié, à savoir des monocristaux de dioxyde d’uranium (UO₂) irradiés par des ions de basse énergie (quelques centaines de keV) de Lanthane (La) ou de xénon (Xe) à une température de 773 K, correspondant à celle de la périphérie des véritables pastilles de combustible en réacteur. Les énergies et les masses des ions ont été choisies pour étudier la déstabilisation du solide en fonction de deux paramètres-clefs: (i) les collisions nucléaires élastiques et (ii) la contribution chimique de l'incorporation d'impuretés à forte concentration. Les deux espèces ont été choisies délibérément pour leurs solubilités très différentes dans le dioxyde d’uranium: les ions La sont solubles dans l'UO₂ jusqu’à de très fortes concentrations, tandis que les ions Xe sont insolubles. Les techniques de la Microscopie Électronique en Transmission (TEM) et de Spectrométrie de Rétrodiffusion Rutherford en canalisation RBS/C ont été conduites in situ couplée avec l’irradiation. Ces deux techniques utilisées pour visualiser, quantifier et fournir des informations concernant la fraction des défauts induits par l’irradiation et la formation des bulles, de cavités ou de précipités dans le solide. Les données de canalisation ont été analysées par simulation Monte-Carlo en supposant l’existence de deux catégories de défauts : (i) des atomes aléatoirement déplacés (RDA) et (ii) des distorsions des rangés atomiques (BC). L’évolution de la fraction de défaut de type RDA montre une forte augmentation entre 0.4 à 4.0 dpa (correspondant à une très faible concentration des ions implantés), indépendamment de la nature des ions. Elle est suivie par une saturation de la fraction de RDA pour les deux ions sur une large gamme d’irradiation quoi s’étend jusque 100 dpa. Une forte élévation de la fraction de RDA est observée en particulier pour les cristaux implantés avec des ions Xe pour une concentration élevée dépassant les 4%. En ce qui concerne l’évolution de BC, elle augmente fortement jusqu’à 4 dpa et sature ensuite deux ions La et Xe. Les résultats de microscopie électronique in situ montrent que des défauts identiques pour les deux ions induits par l’irradiation apparaissent, et présentent la même évolution en fonction de la fluence. Les différents défauts évoluent en fonction de la fluence : la première étape correspond à la formation de ‘black dots’ ; la deuxième étape est caractérisée par la formation de boucles puis de lignes de dislocations, qui évoluent finalement jusqu’à commencer à devenir moins différenciables; le processus de restructuration se poursuit et forme un réseau de dislocations enchevêtrées. Une forte densité de bulles de gaz, de taille nanométrique et avec un diamètre moyen de 2 nm est observée pour le cristal Xe implanté à une dose seuil de 4 dpa. Le couplage des deux techniques conduites in situ montre que la différence entre les valeurs à saturation des fractions RDA des deux ions, d’une part, et l'augmentation drastique de RDA à très forte concentration d'ions Xe implantés d’autre part peuvent être attribuées à : (i) la solubilité des ions La vis-à-vis des ions Xe, conduisant à la formation des bulles de gaz de taille nanométrique et (ii) la taille des espèces implantées dans la matrice UO₂, pour laquelle les atomes Xe insolubles ont un rayon atomique beaucoup plus grand que le rayon cationique des atomes U⁴⁺(les atomes La³⁺ ont un rayon atomique similaire à celui des atomes U⁴⁺), responsable de plus de contraintes supplémentaires dans la structure cristalline. / The aim of this thesis is to investigate and reproduce the specific features of the microstructure of the high burnup structure of the irradiated nuclear fuel and to explore the various relevant parameters involved in the formation of such a structure, in evaluating their importance, and in clarifying the synergies between them. This have been performed by using a very simplified model system – namely uranium dioxide single crystals- irradiated with low energy La and Xe ions at 773 K, corresponding to the temperature at the periphery of the genuine fuel. The energies and masses of bombarding ions were chosen to investigate the destabilization of the solid due to: (i) the elastic nuclear collisions and by (ii) the chemical contribution of implanting impurities at high concentrations by implanting different ions in UO₂, namely Xe and La, having very different solubility: La species are soluble in UO₂ while Xe ions are insoluble. In situ Transmission electron Microscopy (TEM) and in situ Rutherford Backscattering Spectrometry in the channeling mode (RBS/C), both techniques coupled to ion irradiation, were performed to visualize, quantify and provide information with respect to the fraction of radiation-induced defects and the formation of bubbles, cavities, or precipitates. The channeling data were analyzed afterwards by Monte Carlo simulations assuming two class of defects comprising (i) randomly displaced atoms (RDA) and (ii) bent channels (BC) defects. Regarding the RDA evolution, a sharp increase step appears from 0.4 to 4.0 dpa (corresponding to a low concentration of implanted ions) regardless of nature of ions followed by a saturation of the fraction of RDA for both ions over a wide range of irradiation. A sharp increase of RDA fraction is observed specifically for crystals implanted with Xe ions at a high concentration exceeding 1.5 % (corresponding to the dose of more than 125 dpa). Regarding the BC evolution, for both ions, the evolution shows an increase in the fraction of BC up to 4.0 dpa then the fraction of BC almost saturates for Xe and La ions. In situ TEM results show that a similar radiation-induced defects appear for both ions and the same evolution of defects as a function of the fluence is observed. The various defects evolved as a function of the fluence: starting from the black dot defects formation that were observed as a first type of defects created, then dislocation lines and loops appeared and evolved until they started to be become less distinguishable, the restructuring process continued by forming a tangled dislocation network. A high density of nanometer-sized gas bubbles with a mean diameter 2 nm were observed at room temperature for the Xe-implanted crystal at a threshold dose of 4 dpa. The coupling between both techniques (in situ RBS/C and TEM) demonstrates that the difference between the two plateaus of saturation between the two ions and the dramatic increase of RDA at high concentration of implanted Xe ions can be ascribed to: (i) the solubility of La compared to Xe ions leading to the formation of nanometer-sized gas bubbles and (ii) the size of implanted species in UO₂ matrix where insoluble Xe atoms have an atomic radius much larger than the cationic radius of U⁴⁺ atoms, (La³⁺ atoms have a similar atomic radius as U⁴⁺ atoms) responsible for more stress in UO₂ crystal.

Le développement croissant des systèmes de communication sans fil pour des applications médicales (imagerie), radar (surveillance, détection, localisation), radiomobiles (navigation, sur- veillance) et réseaux (WLAN,WPAN) nécessite l'introduction de nouvelles technologies. Depuis peu, un intérêt particulier s'est porté sur des applications courtes distances, très hauts débits (supérieurs à 100 Mbit/s), multi-utilisateurs et faible puissance (inférieure à 1 mW). Dans ce contexte, la technologie Ultra-Large Bande (ULB ou UWB) a récemment attiré l'attention de la communauté scientifique et des industriels. Alors que les technologies bande étroite sont fondées sur une étude dans le domaine fréquentiel, la technologie ULB se prête mieux à une étude dans le domaine temporel puisqu'elle utilise des signaux temporels très brefs, de spectre extrêmement large, de grande période de répétition et de faible puissance. Le développement de cette approche, considérée comme une évolution majeure des technologies traditionnelles bande étroite, induit des problématiques nouvelles au sein d'environnements intra-bâtiment. Ces problématiques nécessitent la réalisation préalable d'études approfondies de modélisation et de caractérisation du canal de propagation pour dimensionner les paramètres du système de transmission.<br />Dans le cadre de l'élaboration d'outils de prédiction déterministe de la propagation à l'in-<br />térieur de bâtiments, entrepris à l'ESYCOM (Marne-La-Vallée) en bande étroite et à l'IETR<br />(Rennes) en ultra-large bande, nous avons cherché à développer une documentation précise<br />associée aux comportements de deux éléments du canal de propagation, les matériaux et les<br />antennes ; l'implémentation de cette documentation dans les simulateurs de canal nécessitera<br />encore un peu de temps. Notre travail a consisté à développer deux modules particulièrement<br />originaux traitant, dans les domaines fréquentiel et temporel, de modélisations analytique et<br />numérique, ainsi que de la caractérisation des matériaux et des antennes à l'aide de bancs de<br />mesure spéciÞquement réalisés. La spéciÞcité des études conduites tient à la modélisation des<br />réponses de ces éléments dans le domaine temporel; notamment, nous avons montré que l'ex-<br />citation d'un matériau par une impulsion génère des échos successifs déformés et atténués dont<br />l'allure dépend de sa structure (porosité, dimension des grains,...) et des conditions initiales<br />(température, humidité, ...). Aussi, l'excitation d'une antenne de type résonante produit des<br />signaux, qui au premier ordre, ont l'allure de la dérivée du signal incident mais ayant subi une<br />distorsion qui dépend de l'angle d'observation. Ainsi, nous avons remarqué que la largeur de<br />l'impulsion d'excitation influe non seulement sur l'allure des impulsions rayonnées dans l'espace,<br />mais aussi sur la direction du maximum de rayonnement. Cette propriété remarquable permet<br />d'envisager la focalisation d'une antenne ULB dans une direction particulière en modifiant la<br />durée et la forme de l'impulsion d'excitation. En prévision de l'analyse des trajets multiples d'un canal de propagation ultra-large bande, nous avons abordé leur identiÞcation à l'aide d'al-<br />gorithmes Haute Résolution (HR) en considérant le canal généré par un matériau du bâtiment.<br />Les algorithmes, MUSIC modiÞé et Faisceau de matrices, sont fondés sur l'analyse spectrale<br />paramétrique des données et prennent en compte la dispersion fréquentielle. Ils ont permis de<br />reconstruire la réponse impulsionnelle de matériaux caractérisés en réflexion.<br />La modélisation d'une chaîne de transmission a été de plus abordée dans le cadre d'études de<br />faisabilité du projet "internet-pêche" qui vise à doter des ßotilles de pêche de longueur inférieure<br />à 25 mètres d'une connexion internet par liaison sans Þl aux fréquences MF-HF ([2 ; 30] MHz).<br />Une modélisation statistique de la surface de la mer, remuée par le vent, pour un profil de relief<br />sous-marin donné, a été proposée. Puis, nous avons implémenté le modèle de propagation du<br />terrain irrégulier afin de rendre compte de la présence d'ondes de sol se propageant sur une<br />surface de mer considérée comme rugueuse.