Cette thèse porte sur l'utilisation du processus d'amplification paramétrique dans le fibres optiques dans le cadre d'applications en télécommunications (collaboration avec Alcatel) et sur la génération de supercontinuum spectraux. Les Amplificateurs Paramétriques à Fibres Optiques (FOPA) possèdent un potentiel intéressant en vue d'applications en télécommunications, en raison des larges bandes de gain disponibles, de leur accordabilité en longueur d'onde et de leurs propriétés de conversion de fréquence. Nous proposons un travail principalement théorique afin de vérifier la compatibilité de cette nouvelle famille d'amplificateurs avec les performances que requièrent les systèmes de télécommunications actuels. Différents formats de modulation de phase de la pompe sont étudiés afin de s'affranchir de la diffusion Brillouin stimulée, susceptible d'être engendrée par les puissantes pompes continues mises en oeuvre dans ces amplificateurs. Les performances de ces pompes sont ensuite évaluées sur des signaux monochromatiques et sur des signaux modulés en intensités. Ces résultats théoriques, en accord qualitatif avec des essais expérimentaux réalisés par Alcatel, montrent que la modulation de phase de la pompe induit des variations d'intensité pénalisantes pour des applications en télécommunications. Plusieurs solutions permettant de s'en affranchir sont alors proposées. D'autre part, nous démontrons qu'une mesure correcte de la figure de bruit de ces amplificateurs doit être effectuée dans le domaine des radiofréquences. L'amplification de signaux WDM est ensuite étudiée et nous démontrons qu'un positionnement spectral particulier du peigne WDM par rapport à la longueur d'onde de pompe permet de minimiser les interactions paramétriques parasites entre signaux et pompe. Par ailleurs, nous illustrons l'impact des fluctuations longitudinales de la longueur d'onde de dispersion nulle sur l'allure des courbes de gain d'un FOPA. La sensibilité des FOPAs à ces fluctuations nous a d'ailleurs permis de développer une nouvelle méthode de cartographie de la longueur d'onde de dispersion nulle d'une fibre optique de quelques centaines de mètres seulement. Enfin, une étude plus prospective de l'impact de la cohérence partielle d'ondes continues et intrinsèquement spectralement larges de type lasers à fibres sur le processus d'Instabilité de Modulation (MI) est proposée. D'une part nous démontrons que ce processus combiné à l'émission d'ondes dispersives permet d'expliquer l'élargissement spectral asymétrique observé expérimentalement. D'autre part, que l'utilisation de lasers à fibres pour pomper des FOPAs serait envisageable sous certaines conditions. Concernant la génération de supercontinuum spectraux dans les fibres optiques, nous proposons un dispositif expérimental simple, composé d'un micro-laser et d'une fibre de télécommunication standard, qui permet d'obtenir un supercontinuum monomode spatialement de plus de 1100 nm.

Ce mémoire de thèse s'intéresse à la conception de systèmes temps-réel en s'appuyant sur la méthode formelle RT-Lotos, extension temporelle à l'algèbre de processus Lotos. Il aborde plusieurs points relatifs à la spécification, la validation et l'ordonnancement de systèmes concurrents sujets à des contraintes logiques et temporelles. La première partie propose un éventail de méthodes formelles pour la spécification et la validation de systèmes temps-réel. Elle présente également le langage RT-Lotos et la technique de vérification formelle associée basée sur une analyse d'accessibilité. Elle détaille finalement un ensemble de travaux concernant l'automate temporisé (appelé un DTA) dérivé d'une spécification RT-Lotos, avec comme objectifs d'exécuter des simulations rapides, et de s'interfacer avec des outils de vérification de type model-checker. La deuxième partie présente une étude sur la notion de cohérence temporelle et propose une technique ainsi qu'un modèle formel pour exploiter sous un nouvel angle des informations issues de la vérification formelle par analyse d'accessibilité. Cette approche propose de raffiner le graphe des régions, d'en élaguer certaines branches jugées non souhaitables, d'extraire les dates de tir possible des actions, et de présenter ces informations sous la forme d'un nouveau type d'automate temporisé (appelé un TLSA) ayant pour vocation l'ordonnancement dans le temps des actions d'un système. Enfin, la troisième partie se penche sur les liens possibles entre méthodes formelles et semi-formelles. Dans ce cadre, nous proposons une sémantique formelle pour les diagrammes UML s'appuyant sur RT-Lotos, après avoir défini une extension temps-réel à UML (appelée TURTLE). Ainsi, nous définissons une méthodologie qui s'inscrit dans les techniques de développement industriel classiques et qui permet une vérification formelle de systèmes temps-réel.

Calcul, dans le cadre de la théorie des champs gaussiens d'intensité stationnaire, de l'effet de groupement absolu d'ordre quelconque d'un champ gaussien généralisé, ainsi que celui d'une classe plus générale. Etude dans le cadre de la théorie des fonctions aléatoires de plusieurs effets de groupements des champs périodiques. Réalisation du premier laser déclenché a cohérence variable (a nombre de modes axiaux variables). Concept de surintensité. Influence de la cohérence du champ laser sur la section efficace apparente d'ionisation multi photonique. Mesure, en optique statistique appliquée, des moments d'ordre élevé du champ émis par un laser déclenché multi mode. Modèle statistique du champ multi mode.

L'exploitation en série temporelle d'un large volume d'images radar se heurte au problème de la sélection de couples d'images pertinents, permettant une estimation de bonne qualité du signal de déformation. La qualité d'un couple interférométrique et des mesures différentielles associées (recalage, phase interférométrique) peut être déterminée a priori par le modèle de cohérence de [Zebker et Villasenor, 1992]. En pratique, la confrontation de ce modèle à des observations réelles est difficile par variabilité temporelle des scènes. Dans un premier temps, nous qualifions le modèle de cohérence sur 82 images ERS-1/2 acquises entre 1992 et 2002. La confrontation de ce modèle à des mesures expérimentales sur une zone cohérente temporellement stable (barrage de Serre-Ponçon, Hautes-Alpes) met en évidence des pertes de cohérence dues à un recalage imprécis, demandant une méthode d'estimation de la cohérence adaptée. Dans un second temps, nous proposons une stratégie de sélection de couples adaptée au recalage global de cette série temporelle afin d'améliorer l'estimation de la cohérence. Nous exprimons la distance entre images à l'aide d'une conorme triangulaire, utilisée pour sélectionner le meilleur jeu de couples via un arbre de recouvrement minimal, tel que l'ont proposé [Refice et al., 2006]. Nous caractérisons les limites de cette approche et proposons des solutions nouvelles basées sur deux méthodes originales de sélection de couples intégrant de la redondance. L'apport de ces méthodes est démontré par simulation et sur des données ERS, en mettant en évidence le compromis existant entre le nombre de couples traités et la qualité du résultat global obtenu.

L'interaction entre un échantillon moléculaire gazeux et une impulsion laser ultra-brève intense conduit, après le passage de l'impulsion, à des réalignements transitoires et périodiques des molécules. Cette thèse se rapporte à la mesure et aux applications liées à cet effet. Le degré d'alignement moléculaire est déterminé à travers la variation d'indice de réfraction induite par le réarrangement des dipôles moléculaires. Une technique d'imagerie bidimensionnelle permettant de mesurer sur une base monocoup l'alignement des molécules est reportée dans ce manuscrit. L'alignement est ensuite utilisé comme un outil de mesure pour évaluer des quantités physiques, difficilement accessibles par d'autres méthodes. La "technique de défocalisation croisée" a été tout d'abord employée pour mesurer les probabilités d'ionisation de gaz atomiques et moléculaires en régime femtoseconde. La "technique de polarisation 1D" a été ensuite appliquée pour obtenir une mesure de l'indice Kerr électronique calibré à travers l'alignement moléculaire. Il a été trouvé que l'effet Kerr électronique produit une variation d'indice qui change de signe aux alentours des 30 TW.cm-2 pour les principaux gaz qui constituent l'atmosphère. Cet effet a été interprété de manière phénoménologique par des termes Kerr d'ordres supérieurs (de n4 à n10). L'impact important de ces résultats sur la compréhension du mécanisme de filamentation est discuté.

Les escarpements des massifs calcaires alpins sont particulièrement sensibles aux instabilités à cause de leur structure stratifiée alternant des couches de compétences différentes et des nombreux facteurs favorisant leur érosion, tels que la présence d'eau ou de glace dans les fissures de la roche. L'instabilité des escarpements calcaires se manifeste par des éboulements ou des mouvements progressifs de masses rocheuses. Ces derniers mouvements ont été quantifiés sur deux escarpements à lithologie comparable situés en Haute-Savoie, grâce à deux types de méthodes. Le G. P. S. (Global Positionning System) il permis de mesurer des mouvements significatifs sur le versant d'Allèves entre 1996 et 1998, grâce à un réseau de 18 repères. Des prismes implantés sur l'escarpement Valanginien des Tours Saint-Jacques ont permis d'effectuer des visées distancemétriques à partir de certains points du réseau G.P. S., et de quantifier les mouvements de l'escarpement grâce à la combinaison du G. P. S. et de la distancemétrie. Un traitement fin des données G. P. S. a été réalisé avec le logiciel BERNESE, afin de corriger les biais liés essentiellement aux effets de masque et troposphériques. Les coordonnées horizontales des repères ont ainsi été obtenues à 5 millimètres près. Sur l'escarpement de Passy, des inclinomètres en silice fournissent des mesures de basculement de l'abrupt au pas horaire, L'analyse de six années d'enregistrement (1991 -1996) a nécessité l'emploi de techniques de traitement du signal, afin d'isoler l'influence de la température, et les périodicités présentes dans les données. Le versant d'Allèves présente un raccourcissement horizontal révélé par G. P. S. de 1 cm/an orienté au SSE, par rapport au village d'Allèves, situé au pied du versant. Ce déplacement suggère un glissement sur une surface structurale présentant une inflexion le long d'un axe plongeant vers l'W. Une accélération significative des mouvements a été observée sur le versant durant la période 1997-98 par rapport à 1996-97. Elle pourrait traduire l'influence du séisme d'Epagny (1996) avec retard. Alors que les escarpements sommitaux montrent des déplacements horizontaux suggérant la déstabilisation du rebord des abrupts, les Tours Saint-Jacques révèlent des mouvements traduisant leur dislocation actuelle. La tour amont semble divisée en deux compartiments au moins séparés par des fractures verticales d'azimut N140°. Un décrochement dextre peut rendre compte des déplacements relatifs des prismes. Les mouvements des prismes implantés sur la tour du milieu, de part et d'autre d'une fracture verticale d'azimut N120° parcourant toute la face NW, traduisent également le comportement actuel de deux compartiments évoluant indépendemment. Enfin, les déplacements des prismes de la tour aval peuvent traduire l'ouverture actuelle de fractures verticales d'azimut N135°, parallèles aux faces NE et SW de la tour. Sur le site de Passy, aucune corrélation n'a été observée entre les précipitations et les signaux inclinométrigues, mais de fortes corrélations lient la température et les données inclinométriques dans le domaine des basses fréquences. Malgré ces corrélations, la dérive du signal montre que l'escarpement subit un basculement vers l'amont. Un axe de rotation horizontal orienté N60° peut rendre compte de ces basculements. Ceux-ci suggèrent un glissement de type rotationne!.

Ce mémoire de thèse présente le développement d'un dispositif expérimental spécialement conçu pour l'étude de la diffraction d'atomes rapides et son utilisation pour suivre la croissance de couches minces sur un bâti d'épitaxie. Des études de surfaces de KBr(100) et de NaCl(100) avec ce nouveau dispositif sont présentées. Nous nous sommes intéressés notamment à la forme du potentiel que les atomes perçoivent lorsqu'ils diffusent sur une surface de KBr(100). Nous avons également mis en évidence lors de ces études un nouveau régime de diffraction qui semble correspondre à des mouvements longitudinaux et normaux cohérents. Grâce à des images mieux résolues, nous avons montré comment la diffraction d'atomes rapides permet d'observer et quantifier des défauts topologiques comme la mosaïcité. Une étude d'une surface d'Argent (110) est aussi présentée. Elle a permis d'observer la diffraction d'atomes rapides sur les métaux, montrant ainsi que GIFAD est applicable aux trois types de matériaux (isolants, semi-conducteurs et métaux) et que les processus d'excitations électroniques sur ces surfaces ne détruisent pas complètement la cohérence. Enfin des premiers résultats de GIFAD en tant que technique de suivi de croissance par épitaxie sont présentés dans ce travail.

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.

Il est possible de concevoir un enseignement de la physique qui incorpore l'histoire de la physique sur un mode qui n'est ni anecdotique, ni autonome et qui peut être décliné à différents niveaux de la formation, des élèves de lycée aux enseignants à l'université. L'introduction du manuscrit porte sur une mise en perspective de la démarche proposée avec des recherches antérieures. Le manuscrit est composé de quatre parties. Dans la partie I, après avoir rappelé les objectifs qui ont prévalu à la réalisation du cédérom « Histoire des idées sur la lumière - de l'Antiquité au début du XXe siècle », qui aborde la lumière à travers une approche historique, expérimentale et philosophique, je propose une utilisation de ce cédérom pour l'enseignement de la diffraction par une approche historique (la disparition des franges intérieures dans l'ombre d'un fil). Dans la partie II, je précise l'enjeu que constitue l'utilisation de la figure géométrique de Newton (1684), accompagnée des coordonnées polaires et des vecteurs, pour mettre à la portée d'un large public l'un des grands succès de la pensée scientifique : la détermination des trajectoires elliptiques des planètes (sans utilisation du calcul différentiel). Dans cette partie, je reviens également sur le modèle d'équant de Kepler, souvent assimilé à un échec, alors qu'il peut ouvrir la voie, dans le cadre de la formation des enseignants, à une discussion renouvelée des dynamiques aristotélicienne et newtonienne. La partie III est une analyse historique de "La Dynamique de l'électron" de Henri Poincaré. Après avoir rappelé le point de vue général de Poincaré sur les sciences et leur enseignement, et avoir situé son travail dans la lignée de Lorentz et des connaissances des géomètres, je reviens sur quatre clés que nous avons proposées (avec Jean-Pierre Provost) pour comprendre la logique du Mémoire : l'utilisation de transformations de Lorentz actives, le rôle de l'action et de son invariance, l'origine de la condition de groupe pour éliminer les dilatations (à travers les lettres à Lorentz de mai 1905) et le rôle des modèles d'électron comme théorème d'existence de la nouvelle dynamique. Dans la quatrième et dernière partie, je donne un historique des travaux de Planck et d'Einstein sur les quanta, afin de comparer leurs approches (étude des dépendances énergétique ou volumique de l'entropie du corps noir) et de les replacer dans une perspective moderne où la notion de mode quantique est la notion fondamentale. Je reviens ensuite sur deux questions naturelles que posent les quanta d'Einstein de mars 1905 pour des étudiants abordant la relativité et le quantique : leur vitesse (à laquelle répond le second postulat de la relativité) et leur indépendance (assujettie au retour à loi de Wien de 1896).

Nous décrivons la construction et la caractérisation préliminaire d'une horloge atomique sur puce à atomes, visant une stabilité de quelques 10-13 à 1s. La transition d'horloge est définie par la transition micro-onde à deux photons entre les niveaux |F=1,mF=-1> et |F=2,mF=1> du 87Rb, qui peuvent être piégés magnétiquement. Une puce à atomes permet de générer le piège magnétique et de refroidir les atomes par évaporation forcée à une température de quelques centaines de nK, pouvant atteindre la température de condensation de Bose-Einstein. Le signal micro-onde de spectroscopie est couplé aux atomes à l'aide d'un guide d'onde coplanaire intégré à la puce ; l'ensemble du cycle d'horloge est donc effectué dans un volume réduit de (5 cm)3. Nous décrivons tout d'abord le dispositif expérimental permettant de mettre en oeuvre l'ensemble du cycle d'horloge, et notamment le banc optique développé et caractérisé dans le cadre de cette thèse. Nous présentons ensuite les résultats obtenus en terme de refroidissement atomique, qui se traduisent par l'obtention de condensats de Bose-Einstein de 3 104 atomes. Nous présentons enfin les résultats obtenus par spectroscopie de Ramsey de la transition d'horloge. Nous mesurons une durée de cohérence supérieure à 10 secondes, dominée par les pertes atomiques et non par le déphasage introduit par le piège magnétique, comme on aurait pu s'y attendre. Avec une durée de Ramsey de 3 secondes, la première évaluation de la stabilité de l'horloge donne 6 10-12 à 1 s, limitée par le bruit technique du dispositif. L'objectif est d'atteindre une stabilité de l'ordre de 10-13 à 1s, meilleure que celle des horloges commerciales actuelles.