La première détection d'une Onde Gravitationnelle (OG) a été faite le 14 Septembre 2015 par la collaboration LIGO-Virgo avec les deux détecteurs de LIGO. Elle a été émise par la fusion de deux Trous Noirs, fournissant ainsi la première preuve directe de l’existence des Trous Noirs. Advanced Virgo est la version améliorée de l’interféromètre Virgo et il va rejoindre les détecteurs LIGO dans les mois qui suivent. Le passage d'une OG induit un changement différentiel de la distance entre masses-test (uniquement sensibles à la force gravitationnelle). Cette variation de distance est proportionnelle à l'amplitude de l'OG, néanmoins le déplacement le plus grand qui peut être observé depuis la Terre est de l'ordre de 10⁻¹⁹ m/sqrt(Hz) en terme de densité spectrale. C'est pour cela que l’interféromètre de Michelson est l'instrument idéal pour détecter cet effet différentiel. Les détecteurs d’OG utilisent des miroirs suspendus, qui se comportent comme masses-test. Le passage d'une OG va produire un changement dans la distance entre les miroirs qui va modifier la condition d’interférence et donc une variation de puissance lumineuse mesurée par la photodiode de détection. Cependant, un Michelson simple n'est pas assez sensible et des améliorations ont été ajoutées. La première génération de détecteurs a ajouté des cavités Fabry-Pérot dans les bras pour augmenter le chemin optique. De plus un nouveau miroir a été ajouté pour recirculer la lumière réfléchie vers le laser et augmenter la puissance effective, en créant une nouvelle cavité connue comme Power Recycling Cavity (PRC). Son effet est d’autant plus important que le Michelson est en fait optimalement réglé sur une frange noire. Tous les miroirs du détecteur ressentent le bruit sismique et les longueurs des cavités, entre autres, changent en permanence. Il est donc nécessaire de contrôler activement la position longitudinale et angulaire des cavités pour les maintenir en résonance. Pendant ma thèse j'ai étudié le contrôle de Advanced Virgo d’abord en simulation puis pendant le commissioning lui-même. D'abord j'ai simulé la stratégie de contrôle utilisée dans Virgo avec des simulations modales. L'objectif était de vérifier si la même stratégie pouvait être appliquée à Advanced Virgo ou s'il fallait l'adapter. Avec Advanced Virgo les cavités Fabry-Pérot ont une finesse plus grande ce qui entraîne de nouveaux effets dynamiques et qui demande une stratégie de contrôle spéciale, stratégie que j'ai modifiée pour l'adapter aux besoins du commissioning. Concernant la PRC, j’ai étudié l'impact de sa stabilité dans le fonctionnement de l’interféromètre. Comme elle est très proche de la région d’instabilité, l’onde lumineuse être très sensible à l'alignement et a l'adaptation du faisceau à la cavité. J’ai vérifié avec les simulations son impact sur les contrôles longitudinaux, qui peuvent devenir instables, et une solution a été validée. Ensuite j'ai utilisé cette information pour le commissioning d'Advanced Virgo. Dans cette thèse les détails du commissioning des contrôles longitudinal et angulaire de l’interféromètre sont présentés. La stabilisation en fréquence est aussi présentée, puisqu'elle joue un rôle très important dans le contrôle de l’interféromètre car étant le bruit dominant. / The first detection of a Gravitational Wave (GW) was done on September 14 th of 2015 by the LIGO-Virgo collaboration with the two LIGO detectors. It was emitted by the merger of a Binary Black Hole, providing the first direct proof of the existence of Black Holes. Advanced Virgo is the upgraded version of the Virgo interferometer and it will join the LIGO detectors in the next months. The passage of a GW on Earth induces a change on the distance between test masses (experiencing only the gravitational interaction) in a differential way. This distance variation is proportional to the amplitude of the GW however the largest displacement observable on Earth will be of the order of 10⁻¹⁹ m/sqrt(Hz). Taking this in account, a Michelson interferometer is the ideal instrument to detect this differential effect. GWs detectors will use suspended mirrors to behave as test masses. The passage of a GW will cause a change on the distance between the mirrors that will spoil the interference condition, allowing some light to leak to the detection photodiode. However, a simple Michelson interferometer does not provide enough sensitivity. For this reason the first generation of detectors added Fabry-Perot cavities in the arms, in order to increase the optical path. A second change was the addition of an extra mirror in order to recycle the light that comes back towards the laser, to increase the effective power, creating a new cavity also known as Power Recycling Cavity (PRC). Its effect is more important when the Michelson is tuned in an optimal way in a dark fringe. All the mirrors of the detector are affected by the seismic noise and so their distance is continuously changing. It is necessary to control the longitudinal and angular position of the cavities in order to keep them at resonance. During my thesis I have studied the control of Advanced Virgo using simulation and during the commissioning itself. First of all I have simulated the control strategy used in Virgo using modal simulations. The aim was to check if the same strategy could be applied to Advanced Virgo or if it needs adaptation. In Advanced Virgo the Fabry-Perot cavities have a higher finesse, which arises new dynamical problems and requires a special control strategy that I have modified to match the commissioning needs. Regarding the PRC, we have studied the impact of its stability on the performance of the interferometer. As it is very close from the instability region, the electrical field inside will be very sensitive to alignment and matching of the laser beam. We have checked using simulations its impact on the longitudinal controls, which can become unstable, and a solution has been validated. Then I have used this information during the commissioning of the Advanced Virgo detector. In this thesis the details of the commissioning of the longitudinal and angular control of the interferometer will be presented. It includes the frequency stabilization, which has a key role in the control of the interferometer, since it is the dominant noise.

Au cours de cette thèse, nous avons étudié deux problèmes spécifiques de chaos quantique. D'abord, nous avons confirmé le modèle de percolation critique pour décrire statistiquement les lignes nodales des fonctions d'onde de systèmes classiquement chaotiques. Dans ce but, les lignes ont été décrites à l'aide d'un processus de Schramm-Loewner et notre étude numérique concorde avec le récent théorème liant ce processus et la percolation au seuil critique. Dans une seconde partie nous avons généralisé les résultats connus en chaos quantique sur les billards fermés aux cavités diélectriques ouvertes. Nous avons donné des formules générales pour une légère pertubation d'une cavité circulaire et proposé une généralisation de formule de trace pour ces systèmes. En particulier nous donnons les premiers termes de la série de Weyl pour compter le nombre de résonances d'une cavité diélectrique. Ces résultats sont en accord avec les mesures expérimentales et nos calculs numériques. Ces deux études montrent le caractère fondamental et transversal des techniques du chaos quantique pour les problèmes actuels.

Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux cavités induites par l'implantation d'hélium dans le silicium. Nous avons voulu déterminer les mécanismes de formation et de croissance (Ostwald Ripening ou Migration Coalescence) des cavités en utilisant un large éventail de paramètres d'implantations. Les énergies d'implantation que nous avons réalisées, sont comprises entre 10 keV et 1,55 MeV, les doses allant de 1,45.1016 jusqu'à 1017 He.cm-2. Nous avons ainsi pu mettre en évidence le rôle de chacun des trois paramètres principaux que sont les lacunes, l'hélium et la surface dans la croissance des cavités. Nous avons également montré que c'est le même mécanisme qui gouverne la croissance des cavités pour des températures de recuit jusqu'à 900°C et que les cavités se forment dans la zone de création des lacunes dues à l'implantation. Avec ces données, nous avons pu élaborer un nouveau modèle de croissance pour les cavités.

Les constructions d'infrastructures linéaires de transport sont de plus en plus contraintes par la traversée de terrains aux caractéristiques mécaniques médiocres, pouvant mener à des tassements importants où à la formation de fontis en base de l'ouvrage. Un renforcement géosynthétique peut alors être mis en œuvre sur cavités potentielles ou en renforcement de plateforme de transfert de charges sur inclusions rigides. L'objectif de cette thèse CIFRE (Conventions Industrielles de Formation par la Recherche) menée dans le cadre du projet de recherche FUI (Fond Unitaire Interministériel) GéoInov est de mieux appréhender le fonctionnement de ces ouvrages renforcés par géosynthétique afin d'en optimiser le dimensionnement. Dans le cadre de la thèse, différentes expérimentations en vraie grandeur ont permis d'appréhender le comportement cinématique et mécanique des renforcements géosynthétiques dans le cas d'effondrements localisés sous un remblai granulaire non cohésif ou une couche de sol traité, et dans le cas des renforcements des plateformes de transfert de charges sur inclusions rigides. Une importante base de données expérimentales a ainsi été constituée. Des simulations numériques discrètes des expérimentations sur cavités et inclusions rigides ont été menés afin de préciser le rôle des renforcements et des mécanismes mis en jeu dans ces structures renforcées. Dans le cas des effondrements localisés, la calibration du modèle à partir des données expérimentales a permis de préciser les mécanismes de transferts de charges au sein du remblai, la géométrie de la distribution de contrainte sur le renforcement géosynthétique et les mécanismes de rupture pour le cas des sols traités. Au final, la combinaison des approches expérimentales et numériques a abouti à une meilleure compréhension de certains mécanismes de transfert de charges ce qui a permis d'apporter des améliorations aux méthodes de dimensionnement analytiques que ce soit pour le cas des remblais granulaires non cohésifs ou pour le cas d'une couche de sol traité renforcé. Des avancées et un enrichissement des codes de calcul ont été également réalisés notamment par l'intégration des grilles de renforcement. / Constructions of transport infrastructures more and more occurs in areas where soils have rather low mechanical characteristics, leading to considerable settlements or the formation of voids. Geosynthetic reinforcements then provide a technical solution over sinkholes or within a load transfer platform over rigid inclusions. This CIFRE (French Research Education by Industrial Convention) PhD is lead as part of the French FUI (Inter-Ministry Fund) research project GeoInov. The purpose is to get better understanding of the mechanical behaviour of geosynthetic-reinforced structures in order to optimise their design. During this thesis, different full-scale experimentations enabled to understand the kinematic and mechanical behaviour of geosynthetic reinforcements over sinkholes under a non-cohesive embankment or a treated soil layer, or geosynthetic-reinforced load transfer platforms over rigid inclusions. Thus a consequent experimental data base was built. The experimentations were then simulated using discrete numerical models in order to specify the role of the geosynthetic reinforcement and mechanical mechanisms within the reinforced structures. For sinkholes, the numerical model could be fitted with experimental data, which enabled to point out load transfer mechanisms within the embankment, the of the load distribution on the geosynthetic reinforcement and failure mechanisms for the case of reinforced treated soil layers. Finally, the combined experimental and numerical approaches lead to a better understanding of some aspects of load transfers within the embankment, which enabled to optimise analytical design methods for geosynthetic reinforcements within a non-cohesive embankment or a treated soil layer overlying a void. Progresses were also made and discrete calculation codes enriched by the integration of geogrids.

Nous presentons differentes applications de la photosensibilite a la realization de filtres optiques interferentiels. Nous commencons par une etude theorique de la programmation de la reponse spectrale d'un fabry-Perot multicouches et de celle d'un filtre a cavites-substrats tandem; enfin nous presentons le principe de fonctionnement d'un filtre dit ”hybride”, compose d'un miroir de Bragg et d'un miroir dielectrique. Nous presentons ensuite la realisation d'un montage de mesure absolue de l'epaisseur optique de cavites-substrats et les resultats experimentaux obtenus lors de la caracterisation de lames fines potentiellement photosensibles. Enfin, nous exposons les resultats obtenus lors de la realisation de filtres hybrids en espace guide et en espace libre puis lors de la structuration d'une cavite-substrat photosensible.