Les nanotubes de carbone sont largement étudiés pour leurs propriétés mécaniques et électroniques étonnantes. Optiquement, ils sont d'excellents candidats pour les sources à un seul photon à la demande car ils peuvent être excités électriquement et ils peuvent émettre une lumière dégroupée à température ambiante dans les bandes de télécommunications. Cependant, leur efficacité d'émission est faible, les origines de l'émission restent peu claires et la forme spectrale de leur photoluminescence est compliquée.Dans ce travail, nous construisons une configuration originale combinant un microscope confocal et une micro-cavité à base de fibres optiques qui est à la fois spatialement et spectralement réglable. Avec ce dispositif, nous avons observé l'apparition des effets de l'électrodynamique quantique en cavité en analysant l'évolution du couplage dipôle-cavité en fonction du volume de la cavité. Nous avons obtenu une forte accélération du taux d'émission spontanée, grâce à des facteurs Purcell supérieurs à 100. L'efficacité effective associée de la source atteint jusqu'à 50%, conduisant à une luminosité jusqu'à 10%, tout en conservant d'excellentes caractéristiques de dégroupement.Nous observons l'effet du couplage de la cavité en fonction du désaccord de la cavité et développons un modèle pour tenir compte des émetteurs soumis au couplage exciton-phonon en présence d'une cavité. Nous montrons que notre source de photons uniques est accordable sur une gamme de fréquences plus de cent fois supérieure à la largeur spectrale de la cavité, ouvrant ainsi la voie à un multiplexage étendu.Un renforcement supplémentaire du couplage peut ouvrir la voie à la très riche physique des polaritons de cavité unidimensionnels. Inversement, les polaritons de cavité pourraient être un outil pour mieux comprendre la diffusion et les propriétés de localisation des excitons dans les nanotubes de carbone. Enfin, la configuration initiale ici est extrêmement polyvalente et pourrait être utilisée pour coupler d'autres types d'émetteurs, comme les nano-diamants ou les molécules. / Carbon nanotubes are extensively investigated for their amazing mechanical and electronic properties. Optically, they are excellent candidates for on-demand single-photon sources because they can be electrically excited and they can emit anti-bunched light at room temperature in the telecoms bands. However, their emission efficiency is low, its origins remain unclear and the spectral shape of their photoluminescence is complicated. In this work, we build an original setup combining a confocal microscope and a fiber based micro-cavity which is both spatially and spectrally tunable. With this device, we observed the rise of cavity quantum electrodynamics effects by analyzing the evolution of the dipole-cavity coupling as a function of the cavity volume. We obtained a strong acceleration of the spontaneous emission rate, due to Purcell factors above 100. The associated effective efficiency of the source reaches up to 50%, leading to a brightness of up to 10%, while keeping excellent anti-bunching features. We observe the effect of the cavity coupling as a function of the cavity detuning, and develop a model to account for emitters undergoing exciton-phonon coupling in the presence of a cavity. We show that our single-photon source is tunable on a range of frequencies more than a hundred times higher than the cavity spectral width, opening the way to extensive multiplexing. Further strengthening of the coupling may open the way to the very rich physics of one-dimensional cavity polaritons. And conversely, cavity polaritons could be a tool to understand better the diffusion, and localization properties of excitons in carbon nanotubes. Finally, the original setup build here is extremely versatile and could be used to coupled other types of emitters, such as nano-diamonds or molecules.

Dans cette thèse nous présentons dans un premier temps nos résultats expérimentaux sur les instabilités de polarisation de lasers à boîtes quantiques (QD) et à cavité verticale (VCSELs). Ces instabilités présentent des caractéristiques différentes de celles observées dans les lasers VCSELs à puits quantiques : une compétition se produit entre deux états polarisés elliptiquement et non orthogonaux, qui donne lieu à une dynamique de saut de mode de polarisation dans le temps. Le temps de séjour moyen dans un mode décroit de huit ordres de grandeur en augmentant le courant d’injection (de la seconde à la nanoseconde). A notre connaissance ceci constitue la première observation d’une dynamique de polarisation d’un VCSEL avec une échelle de temps aussi diversifiée.Nous présentons ensuite une étude théorique d’un laser QD avec injection optique, en prenant en compte la dynamique des porteurs de charge vers des états énergétiques excités. Nous montrons qu’aux dynamiques d’impulsions excitables observées expérimentalement s’ajoutent des dynamiques auto-pulsées complexes résultant d’une phénomène de bifurcation autour d’un point de selle (« bottleneck »). Finalement nous avons étudié le cas d’un laser QD émettant simultanément depuis les états d’énergie fondamental et excité. Alors que la lumière est injectée dans laser QD esclave à la fréquence proche de l’état d’énergie fondamental, nous montrons que l’émission à la fréquence de l’état excité présente une dynamique auto-pulsée avec des impulsions très courtes (ps) suite à un mécanisme de basculement de gain / In this thesis we first show our experimental results on polarization instabilities in quantum dot (QD) lasers with vertical cavity, so called VCSELs. Their characteristics are different from what is typically observed in their QW counterparts: light that is linearly polarized close to lasing threshold becomes elliptically polarized as current is increased and then a wide region of polarization mode hopping between nonorthogonal, elliptically polarized modes sets on. Within this region the average dwell time decreases by eight orders of magnitude from seconds to nanoseconds. To our best knowledge this is the first observation of such a diversified dynamics of polarization mode hopping in a single VCSEL. We have also carried out theoretical studies of optically injected QD lasers accounting for the intradot carrier dynamics through the higher-energy excited states. We show that experimentally observed excitable pulses are complemented by self-pulsations resulting from the so-called bottleneck phenomenon. Finally, we have theoretically investigated optically injected QD laser lasing simultaneously from the ground and excited states. We show that although the external light is injected to the ground state mode alone, modulation of the relaxation time induced by injected signal can provide a gain switching mechanism leading to generation of picosecond pulses from the excited state

Les super-statoréacteurs sont des systèmes de propulsion aérobie à grande vitesse qui ne nécessitent pas d’éléments rotatifs pour comprimer l’écoulement d’air. Celui-ci est comprimé dynamiquement par un système d’admission intégré dans le véhicule, atteignant la pression et la température requises pour que la combustion puisse s’opérer dans la chambre de combustion. La chambre de combustion est traversée par un écoulement supersonique dans ce type de moteur, ce qui limite considérablement le temps disponible pour injecter le carburant, le mélanger avec un oxydant, enflammer le mélange obtenu et parvenir à une combustion complète. Les cavités peuvent être utilisées pour augmenter le temps de séjour sans perte excessive de pression totale et sont donc utilisées comme éléments de stabilisation dans les chambres de combustion supersonique. Cette thèse se concentre sur l’étude du mécanisme de stabilisation et des interactions chimie-turbulence dans le cas d’une injection pariétale de combustible dans un écoulement supersonique d’air vicié en amont d’une cavité carrée. Les conditions d’écoulement réactif à grande vitesse correspondantes sont examinées sur la base de simulations numériques d’un modèle de scramjet représentatif d’expériences effectuées précédemment à l’Université du Michigan. Les calculs sont effectués avec le solveur CREAMS, développé pour effectuer la simulation numérique d’écoulements multi-espèces réactifs compressibles sur des architectures massivement parallèles. Le solveur utilise des schémas numériques d’ordre élevé appliqués sur des maillages structurées et la géométrie de la chambre de combustion est modélisée à l’aide d’une méthode de frontières immergées (IBM). Les simulations LES font usage du modèle wall-adapting local eddy (WALE). Deux températures distinctes sont considérées dans l’écoulement entrant d’air vicié pour étudier la stabilisation de la combustion.Une attention particulière est accordée à l’analyse de la topologie et de la structure des écoulements réactifs, les régimes de combustion sont analysés sur la base de diagrammes standards de combustion turbulente. / Scramjet engines are high-speed air breathing propulsion systems that do not require rotating elements to compress the air inlet stream. The flow is compressed dynamically through a supersonic intake system integrated in the aircraft’s forebody, reaching the required pressure and temperature for combustion to proceed within the combustor in this kind of engine. The combustion chamber is crossed by a supersonic flow, which limits severely the time available to inject fuel, mix it with oxidizer, ignite the resulting mixture and reach complete combustion. Cavities can be used to increase the residence time without excessive total pressure loss and are therefore used as flame holders in supersonic combustors.This thesis focuses in studying the flame stabilization mechanism and turbulence-chemistry interactions for a jet in a supersonic crossflow (JISCF) of vitiated air with hydrogen injection upstream of a wall-mounted squared cavity. The corresponding reactive high-speed flow conditions are scrutinized on the basis of numerical simulations of a scramjet model representative of experiments previously conducted at the University of Michigan. The computations are performed with the high-performance computational solver CREAMS, developed to perform the numerical simulation of compressible reactive multi-component flows on massively-parallel architectures. The solver makes use of high-order precision numerical schemes applied on structured meshes and the combustion chamber geometry is modeled by using the Immersed Boundary Method (IBM) algorithm. The present set of computations is conducted within the LES framework and the subgrid viscosity is treated with the wall-adapting local eddy (WALE)model. Two distinct temperatures are considered in the inlet vitiated airstream to study combustion stabilization. Special emphasis is placed on the analysis of the reactive flow topology and structure,and the combustion regimes are analyzed on the basis of standard turbulent combustion diagrams.

Ce travail de thèse traite des modifications de l’écoulement et des transferts de chaleur en convection naturelle. La configuration retenue est celle de la cavité différentiellement chauffée de rapport de forme 4. Les modifications sont réalisées au moyen d’une perturbation locale de faible étendue spatiale positionnée sur la paroi chaude pour une valeur du nombre de Raleigh se situant autour de la valeur critique correspondant à la transition d’un état stationnaire à une état instationnaire. Deux études complémentaires ont été menées. Une étude numérique préliminaire a été réalisée, dans laquelle une perturbation d’origine thermique a été introduite sous la forme d’un changement local de la température imposé sur la paroi isotherme. Il a été montré que l’on peut changer le régime d’écoulement depuis un état stationnaire vers un état instationnaire. De plus, les transferts de chaleur peuvent être modifiés de façon significative par un choix approprié des paramètres de la perturbation (fréquence, amplitude et position). Une étude complémentaire sur un dispositif expérimental a été conduite avec le positionnement d’un obstacle cylindrique sur la paroi chaude. Deux types d’obstacles ont été choisis : isolant et conducteur. L’impact sur la thermique et la dynamique de la longueur de l’obstacle,de sa position verticale, du nombre de Rayleigh de l’écoulement ou encore du nombre d’obstacles introduits a été analysé dans le plan vertical à mi- profondeur. / This thesis deals with the modifications of heat transfer and fluid flow in natural convection. The configuration chosen is a differentially heated cavity of aspect ratio equal to 4. The modifications are achieved using a small spatial extent disturbance located at the hot wall at a Rayleigh number value close of the critical value corresponding to the transition from steady to unsteady state. Two complementary studies were conducted. A preliminary numerical study was carried out, in which a thermal disturbance was introduced by means of a local change of the imposed temperature at the isothermal wall. It was shown that the flow regime can be changed from a steady state to an unsteady one. In addition, the heat transfers can be significantly modified by an appropriate choice of disturbance parameters (frequency, magnitude and location). An additional study, using an experimental device, was conducted by positioning a cylindrical obstacle on the hotwall. Two types of obstacles were chosen : insulating and conductive. The influence on heat transfers of the length of the obstacle, its vertical location, the Rayleigh number ofthe flow as well as the number of obstacles was analyzed in the vertical mid-depth plane.

Les radicaux hydroxyle OH et hydroperoxyle HO2 jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus d’oxydation dans l’atmosphère. La dégradation des composés organiques volatils dans les conditions troposphériques est généralement initiée par la réaction avec les radicaux OH, suivie par la réaction des produits d’oxydation avec l’oxygène. Dans le cadre de cette thèse, des études on été menées afin de mieux comprendre les mécanismes d’oxydation d’espèces d’intérêt atmosphérique. Pour cela, un système expérimental composé d’une photolyse laser couplée à des techniques spectroscopiques de détection résolues dans le temps: Laser Induced Fluorescence Induite par Laser (LIF, pour la détection des radicaux OH) et continuous-wave Cavity Ring-Down Spectroscopy (cw-CRDS, pour la détection des radicaux OH, HO2 et RO2) ont été utilisés. Après avoir mesuré le spectre ainsi que les sections efficaces d’absorption de quelques raies sélectionnées de OH, HO2 et RO2 dans la région du proche infrarouge, quatre système ont été étudiés avec les techniques mentionnées ci-dessus: CH3O2 + OH, C2H5O2 + OH, C3H7O2 + OH and C4H9O2 + OH. La constante de vitesse ainsi que le rendement de HO2 ont été déterminés pour ces quatre réactions. En outre, les constantes de vitesse de réactions secondaires telles que CH3O + HO2, CH3O + CH3O ou OH + HO2 ont été déterminées. / The hydroxyl radical OH and hydroperoxy radical HO2 radicals are key species in many oxidation processes in the atmosphere. The degradation of volatile organic compounds under tropospheric conditions is induced by reactions with hydroxyl radicals followed by the subsequent chemistry of the initial OH oxidation products with O2. This thesis was focused on the kinetic study of some of these atmospherically relevant reactions to better understand their oxidation mechanisms using an experimental system of laser photolysis coupled to Laser Induced Fluorescence (LIF, for OH radical) and continuous-wave Cavity Ring-Down Spectroscopy (cw-CRDS, for OH, HO2 and RO2 radicals) detection techniques. After determining the infrared spectrum of OH, HO2 and CH3O2 radicals in the near infrared region and the absorption cross-sections of few selected lines, four systems were studied with the above mentioned techniques: CH3O2 + OH, C2H5O2 + OH, C3H7O2 + OH and C4H9O2 + OH. The rate constant and the HO2 yield of the four reactions were determined. In addition, the rate constants of few secondary reactions such as CH3O + HO2, CH3O + CH3O or OH + HO2 have been determined.

Nous avons élaboré dans ce travail des dispositifs semiconducteurs pompés électriquement (1/2VCSEL) qui représentent la partie semiconductrice d'un laser en cavité verticale externe (VECSEL). Ces structures comportent un miroir de Bragg, une zone active à base de puits quantiques et une jonction tunnel. Elles sont épitaxiées sur un substrat d'InP afin de pouvoir s'accorder avec une zone active émettant à une longueur d'onde de 1,55µm. Le confinement du courant d'injection est assuré par l'implantation protonique ou par la gravure latérale de la jonction tunnel. Nous avons observé pour la première fois à notre connaissance l'effet laser sous pompage électrique continu et à température ambiante d'un VECSEL opérant à 1,55µm pour des diamètres de surface d'injection allant jusqu'à 50µm dans une cavité de géométrie plan-concave. Nous avons montré une émission monomode transverse (TEM00) et multimode longitudinale dans une cavité de 10 mm de longueur, les densités de courant de seuil sont de l'ordre de 1,8 kA/cm2 la puissance maximale récoltée en sortie est de 0,3mW à une température ambiante. Nous avons également montré une émission laser sur un seul mode longitudinal avec une accordabilité de la longueur d'onde émise grâce à l'ajustement de la longueur de la cavité sur 15nm en régime d'injection continu et de 25nm en régime pulsé. La puissance de sortie reste limitée par une mauvaise dissipation thermique dans le 1/2 VCSEL du fait de l'utilisation de matériaux quaternaires dans le miroir de Bragg. L'amélioration de ces dispositifs en terme de puissance de sortie passe inévitablement par l'utilisation de miroirs de Bragg de meilleures conductivités thermiques.

Dans ce travail, nous étudions l'écoulement au sein d'un canal symétrique avec une expansion et une contraction soudaines. Cette configuration peut être considérée comme constituée de deux cavités face à face, deux cavités en miroir, que nous dénommons "double cavité". Le sujet est traité expérimentalement, numériquement et analytiquement, en faisant varier la vitesse d'entrée et de la distance entre cavités, mais en restant à des nombres de Reynolds modérés. L'accent est mis sur l'interaction entre les deux couches de cisaillement et sur le mécanisme de rétroaction intracavitaire dans la limite des écoulements incompressibles. Expérimentalement, on mesure la vitesse par Vélocimétrie par Images de Particules non résolue en temps (PIV 2D2C) dans un plan longitudinal permettent de quanti er le champ de vitesse en moyenne temporelle. Par ailleurs, des mesures par Vélocimétrie Laser à effet Doppler (LDV) et des mesures résolues en temps par PIV 2D2C permettent d'accéder à la composition spectrale des fluctuations de vitesse dans la direction de l'écoulement. L'écoulement est caractérisé à partir des séries temporelles, enregistrées dans les couches de cisaillement d'une des deux cavités, pour une large gamme de vitesses d'entrée et des distances entre cavités. Des simulations numériques directes 2D et 3D, permettent d'étudier le mécanisme hydrodynamique de rétroaction intracavitaire, à partir des champs de vitesse complet. Le champ de vorticité issu des simulations numériques 2D montre l'importance de la rotation d'ensemble au sein de la cavité qui transporte les injections de vorticité induites par les oscillations de la couche de mélange conduisant à une structure de type "carrousel" elle-même à l'origine du mécanisme de rétroaction responsable des oscillations auto-entretenues de la couche de cisaillement. La quanti cation des temps caractéristiques de cette rotation permet d'identifier le régime dans lequel se trouve l'écoulement. Une analyse de stabilité en temps seul, ainsi qu'en temps et espace est réalisée pour des écoulements non visqueux, en prenant un écoulement de base unidimensionnel pour chacun des cas: cavité simple ou double. Pour prendre en compte l'extension finie du système, dans le cas de l'analyse de stabilité linéaire spatio-temporel, on ajoute la condition dite de Kulikowskii, qui permet de prendre en compte la réflexion des ondes d'instabilité hydrodynamique aux bornes du domaine de la cavité. Ce mécanisme de rétroaction produit un ensemble discret de fréquences non-harmoniques, dont certaines correspondent effectivement aux données expérimentales. / This work investigates the flow in a symmetric channel with a sudden expansion and contraction, creating two facing cavities, a so called double cavity. Double cavity flow at moderate Reynolds numbers is studied experimentally, numerically and analytically, as the inflow velocity and the distance between the cavities are varied. The focus is put on the interaction of the two shear layers and the intracavitary hydrodynamic feedback in the incompressible limit.Experimentally, standard 2D2C particle image velocimetry (PIV) measurements in a given spanwise plane provide information on the instantaneous and mean velocity flow fields. Laser Doppler velocimetry and time resolved 2D2C PIV measurements reveal the richness of the streamwise fluctuating velocity spectra. The flow is characterized based on times series, recorded in one of the cavity's shear layers, for a wide range of inflow velocities and cavity distances.Two dimensional and three dimensional direct numerical simulations, which give easy access to the entire flow field, are used to study the intracavitary hydrodynamic feedback mechanism. Vorticity fields, obtained from 2D numerical simulations, show the importance of the recirculating intracavitary back flow. Vorticity packages, injected by the oscillating and impinging shear layer at the downstream cavity edge, are advected upstream in the recirculation region, creating a ``carousel-like'' pattern. The interaction of this vortex carousel with the oscillating shear layer is found to be responsible for the self-sustained oscillations observed experimentally in single and double cavity flow. The quantification of three characteristic time scales of the rotation allows to identify in which regime the flow resides.Temporal and spatio-temporal inviscid linear stability analyses are applied to a one dimensional base flow of single and double cavity flows. To account for the finite extent of the system, the spatio-temporal linear stability analysis is conditioned by a so called Kulikowskii condition, which allows the reflection of hydrodynamic instability waves within the cavity domain. This feedback mechanism yields a set of discrete, non-harmonic frequencies, some of which compare well with experimental results.

Depuis les travaux de chimie théorique de Moskaleva et Lin (2000), il est connu que le radical NCN est le produit de la réaction d’initiation CH + N2 du NO précoce dans les flammes. Dans le cadre de l’ANR NO-mecha, cette thèse avait pour but d’étendre la base de données expérimentales initiale (comprenant les profils de CH et NCN) dans différentes flammes stabilisées à basse pression (5.3 kPa), aux espèces NO, HCN et CN impliquées dans le processus de formation du NO-précoce afin de valider à terme un sous mécanisme cinétique. Lors de ce travail, les mesures de fractions molaires ont été mesurées in situ (pour les espèces labiles) et ex situ (HCN) en combinant deux méthodes de spectroscopie laser. La fluorescence induite par laser (LIF) permet de mesurer les profils relatifs d’espèce directement dans la flamme. Cette technique permet de mesurer la température à partir de la distribution de population rotationnelle de NO. Les mesures par LIF sont calibrées par une méthode des ajouts dosés (NO) ou par une méthode d’absorption (CN). La technique d’absorption retenue est le Cavity Ringdown Spectroscopy (CRDS) qui repose sur la mesure du temps de vie d’une impulsion laser au sein d’une cavité optique. La mesure du profil de HCN a été réalisée de façon tout à fait originale après extraction des gaz vers une cellule CRDS externe à 1036 nm. Les études portent sur cinq flammes (de richesse comprise entre 0.8 et 1.25) de prémélange CH4/O2/N2 dont une dopée par N2O. Les résultats expérimentaux sont comparés à la simulation cinétique réalisée avec le code Chemkin/Premix et le mécanisme GDFkin®3.0_NCN, montrant dans l’ensemble un accord satisfaisant. / Since the work of theoretical chemistry by Moskaleva and Lin (2000), it is known that the NCN radical is the product of the initiation reaction CH + N2 of prompt NO in flames. Under the ANR NO-mecha program, the objective of this thesis was to extend in different flames stabilized at low pressure (5.3 kPa), the initial experimental database (including CH and NCN profiles) to the species NO, HCN and CN involved in the prompt NO formation in order to validate a kinetic mechanism. In this work, measurements of mole fractions were measured in situ (for labile species) and ex situ (HCN) by combining two methods of laser spectroscopy. The laser induced fluorescence (LIF) is used to measure profiles of species directly in the flame. This technique is used to measure the temperature from the rotational population distribution of NO. The LIF measurements are calibrated by a method of standard additions (NO) or by absorption (CN). The adopted absorption technique is the Cavity Ringdown Spectroscopy (CRDS) based on the measurement of the lifetime of a laser pulse in an optical cavity. Measurement of HCN profile was carried out using an original method after gas extraction to an external CRDS cell at 1036 nm. The studies focused on five premixed flames of CH4/O2/N2 (richness comprised between 0.8 and 1.25) with a doped flame by N2O. The experimental results are compared with the kinetic simulation using the Chemkin/Premix code and the GDFkin®3.0_NCN mechanism, showing an overall satisfactory agreement.

Les solitons de cavité sont des pics stationnaires d'intensité qui apparaissent dans le plan transverse d'un résonateur optique non linéaire injecté par un champ électromagnétique cohérent (faisceau de maintien). Ils peuvent être allumés et éteints individuellement par une perturbation locale sous la forme d'un pulse de lumière (faisceau d'écriture). La possibilité de contrôler leur position et leur mouvement par l'introduction d'un gradient de phase ou d'amplitude dans le faisceau de maintien permet leur application comme pixels mobiles de lumière dans un processeur d'information tout optique. D'un point de vue fondamental, les solitons de cavité sont des Structures Localisées à un seul pic en tous points analogues à celles observées dans les milieux granulaire, dans la décharge électrique dans un gaz, dans les instabilités chimique et dans l'hydrodynamique. Ces structures apparaissent en présence d'une instabilité modulationelle de la solution homogène qui se produit de façon sous critique, où il y a donc cœxistence de solutions différentes pour les mêmes valeurs de paramètres. Les solitons de cavité ont donc une nature très différente par rapport aux solitons spatiaux qui sont basés sur un mécanisme de compensation entre diffraction et non linéarité qui se produit lors de la propagation.<br /><br />Dans cette thèse je résumerai les principaux résultats de ma recherche sur les solitons de cavité dans les Lasers à Semi-conducteurs à Cavité Verticale. J'introduirai le concept de Soliton de cavité dans le cadre de la morphogènes en optique et je mettrai en évidence la similitude avec les structures localisées observées dans d'autres systèmes optiques. Je montrerai expérimentalement leur existence et j'analyserai leurs propriétés dans l'espace de paramètres. Je montrerai qu'il est possible de les positionner en forme de matrices qui peuvent être reconfigurées optiquement. Je mettrai en évidence expérimentalement la possibilité d'utiliser les solitons de cavité pour la réalisation d'une ligne de retard tout optique basée sur leur coulissement en présence d'un gradient de phase dans le faisceau de maintien.

Depuis plusieurs années, le domaine des télécommunications et des nouvelles technologies connaît un véritable essor. On assiste aujourd'hui à un engouement sans précédent du grand public pour les applications de communication multimédia (données, voix, photos, vidéos) et la demande est de plus en plus forte pour un transfert à haut débit entre des équipements communicants mobiles et à encombrement réduit. De plus, que le mode d'utilisation soit nomade ou sédentaire, les technologies radio sans fils (Bluetooth, WiFi, GPRS, UMTS, WiMax) connaissent un grand succès. Pour répondre à ces besoins croissants de communication sans fils à haut débit, les futures générations d'équipements vont faire appel à des antennes de plus en plus performantes. Celles-ci devront fonctionner sur plusieurs bandes de fréquences ou sur une large bande. Mais elles devront aussi, pour des raisons pratiques et esthétiques, être intégrées aux systèmes radio, ce qui requiert la mise au point de structures compactes, discrètes et n'ayant pas de problèmes de compatibilité électromagnétique avec les circuits électroniques environnants. Pour répondre à ces différents objectifs, nous avons axé notre recherche sur les antennes tridimensionnelles qui offrent un grand nombre de degrés de liberté. Mais ces structures sont souvent complexes car elles comportent de nombreux paramètres. Afin de mieux les appréhender, nous proposons dans cette thèse d'élaborer une démarche de conception de ces antennes. Ainsi, nous commençons par l'étude systématique d'une antenne canonique constituée d'un dipôle placé à proximité d'une cavité métallique rectangulaire. L'effet des différents paramètres est analysé afin de mettre en évidence l'importance relative de chacun d'entre eux et de proposer ainsi une démarche de conception pour optimiser la bande passante et le rayonnement de l'antenne. Dans un deuxième temps, nous présentons la conception d'une antenne tridimensionnelle compacte, large bande et directive, l'antenne "sonde en F et triangle", qui offre l'avantage de présenter un diagramme de rayonnement stable en fréquence. Puis, fort de l'expérience acquise sur l'antenne dipôle, nous procédons de nouveau à une étude de l'influence sur l'impédance des différents paramètres de cette antenne complexe. Celle-ci permet d'élaborer une méthodologie de conception simple, rapide, efficace et générale. Nous pouvons ainsi optimiser l'antenne "sonde en F et triangle" et atteindre une bande passante en adaptation comprise entre 3.1 et 6.1 GHz. Le diagramme de rayonnement de cette antenne est stable sur la bande passante et le gain moyen de cette antenne est de 6 dB. Une caractérisation dans le domaine temporel est ensuite proposée afin de connaître le comportement de l'antenne dans une communication UWB. Enfin, l'antenne "sonde en F et triangle" est mise en cavité afin d'étudier ses propriétés lors de l'intégration dans un système radio. Des analogies et différences entre cette antenne complexe et le système {dipôle et cavité} sont également mises en évidence.