Les microchip lasers à impulsions sub-nanosecondes peuvent être des alternatives intéressantes aux lasers à impulsions femtosecondes pour le micro-usinage des matériaux transparents par absorption multiphotonique. Ces lasers peuvent facilement atteindre les puissances crêtes nécessaires pour déclencher l'ablation de tous les matériaux, y compris les diamants, céramiques, plastiques, et des verres. En outre, ils sont de faible coût, avec un design compact et robuste. Dans cette thèse, un micro-chip laser Nd:YAG amplifié (532 nm, 300 ps) a été utilisé pour la micro-gravure et le marquage de différents types de matériaux transparents, comme le verre borosilicate D263, le verre BK7 et le thermoplastique SBS. L'analyse des résultats a montré un bon accord avec le modèle d'expulsion de matière suite à la génération d'un plasma provoqué par une absorption laser à deux photons. Une résolution sub-micronique de marquage a été obtenue à l'intérieur d'un verre de borosilicate. Des canaux microfluidiques pour capteurs optiques ont été gravés sur verre BK-7 comprenant des guides d'ondes réalisés par échange d'ionique. Des réseaux denses de micro-canaux ont été fabriqués à la surface de matériaux thermoplastiques avec une zone affectée par les effets thermiques limités à quelques micromètres. En conclusion, ce travail de thèse montre que l'utilisation de ce type de laser permet un micro-usinage de très haute résolution avec des effets thermiques limités. / Microchip lasers with sub-nanosecond pulses are attractive alternative to femtosecond lasers for micromachining in transparent materials by multiphoton absorption. These lasers can easily reach pulse peak powers that are needed to trigger ablation in all materials, including diamond, ceramics, plastics, and glasses. In addition, they are low cost with compact and rugged design. In this thesis, a microchip laser (532 nm, 300 ps) has been used for micro-engraving and marking different types of transparent materials such as borosilicate D263, BK7, and SBS thermoplastic. Experimental resultsare rationalized by the model of matter explosion following the plasma generation induced by the laser two-photon absorption. Sub-micron resolution embedded marking is demonstrated inside borosilicate glass. Micro fluidic channels for optical sensors are engraved on BK-7 glass with ion-doped waveguides. Arrays of dense micro channels are fabricated at the surface of thermoplastics with a zone affected by thermal effects limited to the micron range. In summary, this thesis demonstrates that this type of laser can be efficiently used for high-resolution micro-machining transparent materials with minimal thermal effects.

La transition de Jamming est un phénomène générique qui se produit lorsqu'une assemblée d'objets cesse brusquement d'évoluer. Cette thèse propose une caractérisation des propriétés statistiques d'un système athermique modèle au voisinage de cette transition. Le système, une couche bidimensionnelle de 8500 cylindres métalliques, est étudié dans deux situations expérimentales. La première consiste à examiner le volume interstitiel piégé dans des empilements verticaux de ces grains. Nous montrons que dans cette situation statique, le système exhibe des corrélations à longue portée et un défaut d'extensivité. La seconde situation consiste à vibrer cette assemblée dans le plan horizontal à différentes densités. Nous identifions la transition de Jamming sur le signal de force à la paroi. Nous étudions les propriétés de diffusion et la relaxation du champ de densité, et montrons qu'une unique longueur caractéristique pilote ces deux quantités. Nous étudions ensuite l'hétérogénéité spatiale de la dynamique au moyen d'une fonction de corrélation à quatre points. Cette fonction vérifie une relation de scaling critique. A la transition, la longueur de corrélation ainsi qu'un temps de relaxation associé au phénomène marginal de super diffusion sont maximum. Nous en concluons que le blocage est une transition de phase dynamique, qui se distingue cependant de la transition vitreuse. Enfin, notre système sature une inégalité de fluctuation dissipation, ce qui nous permet de montrer que l'amplitude des fluctuations spontanées de la dynamique est bien reproduite par sa réponse à une variation de densité, et de conclure que cette dernière pilote les propriétés macroscopiques du système.

Ces travaux de thèse s'inscrivent au sein d'une démarche multi-échelles visant à améliorer lacompréhension de la fragilisation par l'irradiation de l'acier de cuve. Dans ce cadre, nous nousintéressons à la description de la mobilité des dislocations dans la ferrite, l'une des entrées clépour les codes de dynamique de dislocations (DD). Nous présentons ainsi une revuebibliographique exhaustive des différentes théories et expressions de la mobilité, à partir delaquelle nous proposons une nouvelle expression pour les dislocations vis. Cette loi, utilisablepour la première fois dans le régime de transition ductile-fragile, permet de reproduire lesprincipales observations expérimentales disponibles à ce niveau. Finalement, nous montronsles améliorations apportées au code de DD Tridis BCC 2.0, qui intègrent la nouvelle loi demobilité avec une nouvelle gestion des segments de dislocation permettant de stabiliser etaccélérer des simulations complexes avec prise en compte du glissement dévié.

Ces travaux de thèse s’inscrivent au sein d’une démarche multi-échelles visant à améliorer lacompréhension de la fragilisation par l’irradiation de l’acier de cuve. Dans ce cadre, nous nousintéressons à la description de la mobilité des dislocations dans la ferrite, l’une des entrées clépour les codes de dynamique de dislocations (DD). Nous présentons ainsi une revuebibliographique exhaustive des différentes théories et expressions de la mobilité, à partir delaquelle nous proposons une nouvelle expression pour les dislocations vis. Cette loi, utilisablepour la première fois dans le régime de transition ductile-fragile, permet de reproduire lesprincipales observations expérimentales disponibles à ce niveau. Finalement, nous montronsles améliorations apportées au code de DD Tridis BCC 2.0, qui intègrent la nouvelle loi demobilité avec une nouvelle gestion des segments de dislocation permettant de stabiliser etaccélérer des simulations complexes avec prise en compte du glissement dévié. / The present work is part of a larger multi-scale effort aiming to increase knowledge of thephysical phenomena underneath reactor pressure vessel irradiation embrittlement. Withinthis framework, we focused on the description of dislocation mobility in BCC iron, which is oneof the key inputs to dislocation dynamics (DD) simulation codes. An extensive bibliographicreview shows that none of the available expressions can deal with the ductile-fragile transitiondomain of interest. Here, a new screw mobility law able to reproduce the main experimentalobservations is introduced building on the previous models. The aforementioned law is usedtogether with an improved dislocations dynamics code Tridis BCC 2.0, featuring bothperformance and dislocations segments interaction management enhancements, that allowsfor complex DD simulations of BCC iron structures with cross-slip