Ce mémoire porte sur un laser modulable temporellement et accordable en longueur d'onde dans l'infrarouge moyen pour répondre à une application de contre-mesure pour la protection des plateformes aériennes. Il est constitué d'une source délivrant des impulsions femtosecondes (fs) à une longueur d'onde d'environ 2.8 micromètres (µm) et d'un système d'autodécalage en longueur d'onde par effet Raman. Ce dernier est l'objet à concevoir dans le cadre du présent projet de maîtrise. Le chapitre 1 décrit ainsi le fonctionnement de quatre générations d'auto-directeur (AD) infrarouge, dont trois étaient assujettis à des simulations des effets lasers en laboratoire, tel que présenté au chapitre 4. Le chapitre 2 couvre la théorie essentielle et certaines astuces qui ont permis de concevoir le laser présenté au chapitre 3. La physionomie du système d'autodécalage conçu permet l'amplification des impulsions fs de la source laser, grâce à une fibre optique de verre fluoré dopée à l'erbium, en plus de l'autodécalage en longueur d'onde jusqu'à 4.8 µm à l'aide d'une fibre optique de fluoroindate. De plus, le système d'autodécalage est entièrement fibré pour des raisons de robustesse, il est opérable à des taux de répétition de plus de 100 hertz et il permet une émission jusqu'à 1.1 watts de puissance laser sur toute la plage de longueurs d'onde. Ces performances étaient nécessaires pour contrecarrer efficacement trois émulateurs d'AD : un à balayage conique, un à double-bande spectrale et un imageant. / This dissertation focuses on a mid-infrared modulated and wavelength-tunable laser for countermeasure applications. This laser source is based on a seed laser, which emits femtoseconds (fs) pulses at a central wavelength of 2.8 microns (µm), and a soliton self-frequency shift (SSFS) system. The conception of the latter is the goal of the project. Chapter 1 then introduces four generations of infrared seekers, three of which were emulated and tested in laboratories, as presented in chapter 4. Chapter 2 develops fundamental concepts as well as conception tips that helped build the laser presented in chapter 3. The SSFS system amplifies fs pulses from the seed laser, with the help of an erbium doped fluoride optical fibre, and shifts their wavelengths up to 4.8 µm using a fluoroindate fiber. The SSFS system is all-fibre for better robustness, it can be operated beyond 100 hertz and it allows for delivering a laser power up to 1.1 watts for the whole emission spectrum. These performances were mandatories for sufficiently neutralizing the three following IR seeker emulators: a conical scanner, a dual band scanner and an imaging system.

Le travail présenté dans cette thèse concerne l'amélioration des performances d'un démonstrateur radar ultra large bande (ULB) pour la détection de mines dans le sol. Un générateur d'impulsions haute tension (HT) ultra brèves et d'un dispositif d'adaptation d'impédances (balun) destiné à être inséré entre le générateur 50 Ohm; et des antennes bifilaires 200 Ohm; sont particulièrement détaillés. Le premier chapitre présente les caractéristiques principales des radars ULB et une synthèse bibliographique des outils expérimentaux nécessaires pour l'ULB. Le second chapitre est consacré au générateur d'impulsions HT ultra brèves basé sur la technologie d'un commutateur à gaz pressurisé (hydrogène). Le principe de fonctionnement et les caractérisations d'atténuateurs réalisés pour ces expériences sont également reportés. Après divers paramétrages, le temps de montée des impulsions peut être réduit à 90 ps, la durée à mi-hauteur minimale est de 600 ps, la tension de sortie et la fréquence de répétition peuvent atteindre respectivement 30 kV et 2,5 kHz. Une simulation du dispositif est comparée aux résultats pratiques de commutation. Dans le chapitre 3, nous avons regroupé les études du balun et d'un amplificateur de tension pouvant alimenter le générateur car ces deux dispositifs sont deux transformateurs à lignes de transmission (TLT). Le principal défaut des TLT réside dans les pertes dues aux lignes secondaires. Nous avons solutionné ce problème par l'utilisation de ferrites dont nous explicitons le fonctionnement. Cette étude débouche sur la réalisation d'un TLT 10 étages de gain 10 et d'un balun dont la bande passante est comprise entre 30 kHz et 3 GHz. Une simulation de l'ensemble des résultats expérimentaux vient compléter l'interprétation des phénomènes. Enfin, dans le chapitre 4, les résultats d'essais réalisés en chambre anéchoïde portant sur l'ensemble du système d'émission ainsi que des perspectives relatives à l'évolution de l'ensemble sont présentés.

La détection des menaces est un sujet d'actualité pour la protection des véhicules militaires. Traditionnellement, la détection des roquettes s'effectue dans la région de l'ultraviolet, toutefois, des études récentes ont démontré la présence d'une signature dans le visible au moment de l'allumage des moteurs. L'utilisation de la région du visible est intéressante pour diminuer le poids et le coût des systèmes. Les méthodes présentement développées utilisent des filtres interférométriques. Toutefois, elles ne réussissent pas à combiner un grand champ de vue et une sélectivité angulaire fine. Le but de cette thèse est de développer un instrument optique ayant un champ de vue large et une sélectivité spectrale fine permettant de détecter les raies émises, lors de l'allumage des moteurs-fusée à propergol solide, dans le visible et le proche infrarouge. La méthode proposée et réalisée est basée sur l'intégration d'une matrice linéaire d'éléments optiques holographiques, agissant comme un réseau diffractif dans un monochromateur de type Monk-Gillieson, ainsi que sur l'utilisation de la diffraction conique au plan image. Un système a été modélisé utilisant les équations géométriques. Il consiste en une optique collectrice, une matrice linéaire d'éléments optiques holographiques, un masque spatial courbe et un détecteur. Un miroir parabolique hors-axe collecte l'énergie. Les éléments holographiques ont été enregistrés en subdivisant l'hologramme en région, chacune exposée avec un faisceau objet à angle variable. Le faisceau de référence est commun aux régions. L'angle incident détermine le champ de vue instantané de l'élément. Le réseau holographique diffracte le faisceau sur le plan image et permet de filtrer le spectre. Pour valider cette approche, trois prototypes ont été fabriqués. Les résultats obtenus montrent que la détection de l'allumage de moteurs de ro quettes est possible dans le visible. Le premier prototype avait un champ de vue de 5° en azimut et utilisait un seul élément optique holographique. Le deuxième avait un champ de vue de 10° et fonctionnait par diffraction conique. Le dernier prototype possède un champ de vue horizontal maximal de 34° et de 10° en élévation et tire profit d'une matrice de six éléments optiques holographiques. / Detection of threats is a current issue for the protection of vehicles. Traditionally, the detection of rockets occurs in ultraviolet band, but recent studies have shown the existence of significant emission peaks in the visible and near infrared upon rocket ignition. The use of the visible region is interesting in order to reduce the weight and cost of Systems. Current methods to detect those specific peaks involve use of interferential filters. However, they fail to combine a wide field-of-view with a fine wavelength selectivity. The main subject of this thesis is to develop a system with a wide field-of-view and a fine wavelength selectivity for the detection of solid propellant rocket motor launch flash in the visible and near infrared regions. The proposed method is based on the integration of a linear array of volume holographic elements, acting as a diffractive grating in a Monk-Gillieson type monochromator, combined with the use of the conical diffraction at the image plane. On the basis of geometric theory, a system has been modelled. It consists of a collector, a linear array of holographic elements, a curved slit and a sensor. The collector is an off-axis parabolic mirror. Holographic elements are recorded subdividing a hologram film in regions, each individually exposed with a variable incidence angle. Ail regions have a common reference diffraction angle. The incident angle determines the instantaneous field of view of the elements. The volume hologram performs the function of separating and focusing the diffracted beam on an image plane to achieve wavelength filtering. To validate this method, three prototypes were fabricated. The results obtained showed that the detection of the rocket ignition is possible in the visible region. The first prototype had a field-of-view of 5° and used only one holographic element. The second had a 10° field-of-view and used conical diffraction. Finally, the third prototype had a 34° horizontally x 10° vertically field of view and was using a six-element holographic array.

Ce mémoire présente la conception d'un système antimissile : le laser multifonctions. Celui-ci est intégré directement sur un véhicule blindé léger (VBL). Il permet de contrer des missiles guidés dirigés vers lui en appliquant des contre-mesures. Lorsqu'elles sont appliquées, ces contre-mesures permettent de faire dévier les missiles adverses en neutralisant leurs techniques de guidage. Le laser multifonctions est dit multifonctionnel par sa capacité d'émettre et de sélectionner plusieurs contre-mesures différentes en plus de posséder une technique permettant de détecter préventivement des postes de tirs ennemis.

Les buts de la recherche présentée dans ce mémoire sont : (1) de choisir et d'implémenter un algorithme d'apprentissage pour un système d'information militaire et (2) d'appliquer cet algorithme dans un cadre astrophysique. L'algorithme choisi est le «Evolving Fuzzy Neural Network (EFuNN)». Trois lacunes de l'EFuNN ont été identifiées et corrigées : (1) la métrique n'accepte pas de données manquantes, (2) la méthode de suppression des règles n'est pas adaptée au monde réel et (3) l'EFuNN ne peut pas exploiter ses connaissances statistiques. Pour l'application militaire, trois variations d'une expérience ont été faites : prédire la qualité de sources d'informations distribuées sur une carte. L'EFuNN a eu une précision supérieure aux besoins. Pour l'application astrophysique, l'EFuNN a eu une performance comparable à d'autres réseaux de neurones, ainsi, il pourrait être utile dans un système comprenant plusieurs réseaux de neurones qui votent. / The research presented in this master's thesis has two goals : (1) choose and implement a learning algorithm for a military information System and (2) apply this algorithm to an astrophysic problem of classification. The choosen algorithm is the Evoling Fuzzy Neural Network (EFuNN). Three problems of the EFuNN were found and corrected : (1) The metric was not able to mariage missing data, (2) the pruning method was not adapted to real world learning and (3) the EFuNN was not able to used its statistical knowledge. For the first goal, three variations of the same experiment were made : predict the quality of informations sources that are distributed on a map. The modified EFuNN performed better that needed on those tests. For the second goal, the EFuNN had a similar performance in comparison with other algorithms and it could be useful to include it in a program which uses many algorithms to better its overall performance.