Il existe un besoin de sources laser de puissance afin d'augmenter la portée et la sensibilité des systèmes pour des applications civiles ou militaires. Les technologies à fibre permettent d'obtenir des lasers de puissance de bonne qualité. Or, l'énergie extractible d'un laser à fibre de forte luminance est limitée. La combinaison de plusieurs sources est une solution prometteuse pour accroître les niveaux de puissance et ainsi surpasser les limites individuelles. Ce travail de thèse a pour objectif d'évaluer, de manière théorique et expérimentale, le potentiel de la combinaison cohérente par contrôle actif de phase des lasers à fibre. Au-delà de la montée en luminance, ce contrôle offre d'autres possibilités telles que la micro-déviation de faisceau ou la déformation du front d'onde du faisceau combiné. Une analyse théorique a été effectuée en tenant compte des contraintes « système ». Pour cela, des critères de qualité ont été mis en œuvre afin de juger de l'efficacité de combinaison. Après avoir mis en phase trois amplificateurs, nous avons utilisé notre système pour compenser la turbulence atmosphérique présente sur le trajet des faisceaux jusqu'à la cible visée. Nous avons ainsi réalisé une démonstration de principe de combinaison cohérente sur cible en utilisant le signal rétrodiffusé. Nous avons également étudié l'influence de l'utilisation de fibres LMA faiblement multimode sur l'efficacité de combinaison. Afin de déterminer leur potentiel et les compromis à effectuer, nous avons développé un modèle permettant d'évaluer l'impact du caractère faiblement multimode sur l'efficacité de combinaison. Cette étude a été complétée par des travaux expérimentaux.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le standard LTE permet l’accès au très haut débit mobile et évolue afind’adresser les applications embarquées de type objets connectés. Mais dans la perspectived’un émetteur-récepteur LTE fabriqué dans une technologie CMOS faible-coût ethautement intégrable, l’amplificateur de puissance (PA) reste le seul bloc actif non intégréà ce jour. De plus, l’utilisation de modulations en quadrature oblige la conceptiond’amplificateurs très linéaires, générant une consommation statique plus importante.Dans ce contexte, ces travaux de thèse portent sur la recherche de composants etde circuits permettant d’atteindre de fortes puissances de sortie et de résoudre le compromisentre la linéarité et la consommation du PA. Deux axes de travail sont identifiéset développés dans cette thèse. Le premier axe porte sur l’utilisation d’un transistor depuissance intégrable en technologie CMOS. Trois cellules de puissance basées sur ce composantsont présentées, de l’étude théorique aux résultats de mesure. Dans le second axede recherche, ce transistor est intégré dans une architecture avancée de PA entièrementréalisée en CMOS. Une méthode de conception de transformateurs intégrés est égalementdéveloppée. Le PA proposé est reconfigurable pour adresser les différents besoinsimposés par le standard LTE : puissance de sortie, haute linéarité et faible consommation. / The LTE standard has been intended for mobile communications. Focusingnot only on higher data rate, LTE now aims at an implementation for the Internetof Things (IoT). The main challenge, in the perspective of a LTE front-end fully manufacturedin a low-cost and high integration level CMOS technology, remains the design ofpower amplifiers (PA). Furthermore, the use of complex quadrature modulation resultsin stringent linearity requirements resulting in an important quiescent dc consumption.In this context, this work focuses on the research of devices and circuits generatinghigh output power and solving the compromise between linearity and consumption ofthe PA. Two strands of work are identified and developed in this thesis. The first oneuses a power transistor available in CMOS technology. Three power cells based on thisdevice are proposed, with detailed theoretical and experimental results. In the secondone, this transistor is then used in a fully-integrated CMOS PA. A design methodologyfor integrated transformers is also presented. The proposed fully-integrated PA is reconfigurablein order to address the main LTE challenges : output power, high linearity andlow consumption.

Les propriétés intrinsèques des fibres amplificatrices telles que leur robustesse, leur efficacité, leur qualité de faisceau ou encore leur compacité ou leur bonne gestion thermique, en font un candidat idéal pour le développement de sources lasers de haute puissance, capables de rivaliser aujourd’hui avec les lasers solides. Les applications de ces sources avec de fortes puissances sont nombreuses : l’industrie (usinage, marquage), la défense (télémétrie, imagerie), la physique des particules. Dans ce dernier cas, des sources ultra-brèves et ultra-intenses permettent d’envisager de nouvelles applications telles que la proton-thérapie ou bien le remplacement des synchrotrons actuels par des architectures moins encombrantes et ayant un rendement plus important. Ce travail de thèse s’est déroulé dans le contexte du projet ICAN qui vise à étudier l’architecture de ces nouvelles sources.La combinaison cohérente de plusieurs amplificateurs fibrés en parallèle permet d’augmenter la puissance de ces sources. Pour atteindre les énergies visées dans le projet ICAN, la combinaison cohérente de 10 000 fibres doit être envisagée. L’objectif de cette thèse est de développer des techniques de contrôle de la phase compatibles avec un très grand nombre de fibres, pour leur application aux lasers ultra-intenses nécessaires à la physique des particules.Deux architectures de combinaison cohérente basées sur une mesure de phase interférométrique ont été réalisées dans cette thèse. La première, basé sur l’holographie numérique, permet un contrôle de la phase sans aucun calcul, collectif tant au niveau de la mesure que de la correction. La seconde architecture possède un contrôle actif de phase basé sur un algorithme de traitement d’images et elle a une bande passante compatible avec le spectre de bruit des amplificateurs. La combinaison cohérente de 16 fibres à 1kHz avec une erreur résiduelle de phase de λ/60mrs a été démontrée. La compatibilité de ces deux architectures avec 10 000 fibres a été étudiée et nous avons apporté quelques éléments pour la combinaison cohérente d’un très grand nombre de fibres. / The intrinsic properties of optical fibers like robustness, efficiency, beam quality, compactness and good thermal management can now compete with solid state lasers to develop high power laser sources. The applications of such sources include industry (machining, marking), defense (telemetry, lidar), and fundamental research. In this case, high intensity lasers are compulsory to produce the next generation of particles accelerators more efficient and more compact, both for fundamental research and its direct applications such as proton therapy. This work was done in the context of the ICAN project, which studies the feasibility of such sources.To overcome the limitations in terms of power of a single amplified fiber, an idea is to use several fiber lasers and to combine them coherently. To reach the ultra-high peak power and high average power requirements for these applications, the coherent beam combining of 10,000 fiber amplifiers has to be envisaged. The goal of the work is to develop a scheme of phase control scalable to a high number of combined fibers.Two schemes based on an interferometric phase measurement are realized in this work. The fist scheme, based on digital holography, permits a collective phase measurement and correction without calculation. The second scheme is based on an active phase control with individual phase modulators. This control requires an image processing algorithm and has a bandwidth compatible with the phase spectral noise of the amplifiers. The coherent combining of 16 fibers at 1kHz with a residual phase shift error of λ/60rms is achieved in this case. We use this second scheme to evaluate its scalability. We show that the coherent combining of 10,000 fibers using off-the-shelf components is already possible.

Depuis son origine, la surface de la Terre est façonnée par de nombreux processus. Qu’ils soient géologiques ou, plus récemment, anthropiques, ces processus façonnent la topographie, à différentes échelles de volume et de temps. Devant l’augmentation des risques (combinaison des enjeux humains et économiques et des aléas de type subsidence ou glissements de terrains), la nécessité de développer des méthodes de mesures fiables et précises de ces processus apparaît évidente. C’est l’objectif des mesures dites géodésiques. Le but de cette thèse est de créer une méthodologie de combinaison des déplacements de surface mesurés par différentes techniques de mesures géodésiques (GNSS, InSAR, Nivellement) afin d’améliorer la connaissance de la déformation sur de nombreux cas d’études. La première étape de la combinaison est l’harmonisation des références spatiales de la déformation. Ensuite, les champs de vitesses issus des différentes techniques sont pondérés suivant leurs incertitudes natives. Enfin la combinaison de ces champs de vitesses est effectuée par la méthode du krigeage par régression pondérée. Le résultat obtenu est une grille de déformation qui, selon les méthodes et données utilisées, présentera une résolution spatiale en une à trois dimensions. Associée à celle-ci, une grille d’indices de fiabilité est créée, prenant en considération les incertitudes natives de chaque méthode d’une part, et les incertitudes liées à la méthode d’interpolation d’autre part. L’étude conjointe de ces deux grilles permet une discussion sur la déformation.Notre méthodologie a été confrontée à un cas d’étude : la subsidence de la saline de Vauvert (Gard, France). Ce site apparaît idéal car (1) sa situation géographique proche de Montpellier facilite son instrumentation et les mesures, (2) une subsidence y est déjà mesurée, dont l’origine est l’extraction de sel entre 2000 et 3000 m de profondeur, et (3) des jeux de données sont disponibles en InSAR, GPS et Nivellement. Deux périodes de mesures sont retenues (2002-2009 et 2015-2017) car permettant l’utilisation conjointe de plusieurs techniques de mesures. Les résultats de la combinaison des champs de vitesses montrent la présence d’un bol de subsidence de magnitude maximale de 2.2 cm/an sur la première période et 2.4 cm/an sur la deuxième période. Son extension atteint les quartiers sud-est de la ville voisine de Vauvert. Globalement cette subsidence (dimension du bol et magnitude) varie peu au cours du temps, néanmoins une zone localisée proche des sites historiques de la Galine, à l’est de la zone d’étude, présente une accélération de la subsidence d’environ 8 mm/an entre les deux périodes. Cette accélération semble montrer un effet en surface de la purge des puits à proximité, purges initiées en 2015.Enfin l’utilisation d’un algorithme/méthode d’inversion sur les données issues de la méthodologie de combinaison (vitesses et incertitudes) permet d’apporter de nouveaux éléments de discussion sur l’anisotropie locale de la déformation. Une accommodation des structures géologiques en profondeur (plis, failles, décollements) est montrée. / Since its origin, the surface of the Earth has been shaped by many processes. Whether they are geological or, more recently, anthropogenic, these processes shape the topography at different scales of volume and time. Given the increase in risks (a combination of human and economic issues with subsidence or landslide hazards), the necessity to develop reliable and accurate methods of measuring these processes is clear. This is the goal of the so-called geodesic measurements.The aim of this thesis is to create a new methodology for the combination of surface displacements measured by different geodetic techniques (GNSS, InSAR, Leveling) to improve the knowledge of the deformation on many cases of studies. The first step of the combination is the harmonization of the spatial references of the deformation. Then, the velocity fields resulting from the different techniques are weighted according to their native uncertainties. Finally, a combination of these velocity fields is performed by the weighted regression kriging method. The result is a deformation grid, which, according to the data used, will present a spatial resolution in one to three dimensions. Associated to the grid, a second one of reliability index is created, taking into account the native uncertainties of each method in one hand, and the uncertainties related to the interpolation method on the other hand. The joint use of these two grids improve the discussion on the deformation.Our methodology was confronted with a case study: the subsidence of the Vauvert saline (Gard, France). This site appears ideal because of (1) its geographical situation close to Montpellier facilitating its instrumentation and measurements, (2) a subsidence is already measured, whose origin is the salt extraction between 2000 and 3000 m in depth, and (3) datasets are available in InSAR, GPS and Leveling. Two measurement periods are selected (2002-2009 and 2015-2017) because they allow the joint use of several measurement techniques. The results of the combination of velocity fields show the presence of a subsidence bowl with a maximum magnitude of 2.2 cm / year in the first period and 2.4 cm / year in the second period. Its extension reaches the southeastern area of the neighboring town of Vauvert. On the whole this subsidence (size of the bowl and magnitude) varies a little, nevertheless a zone closed to the historical sites of the Galine (east of the zone of study) presents an acceleration of the subsidence of approximately 8 mm / year between the two periods. This acceleration seems to reflect the surface effect of the closest wells purging , initiated in 2015.Finally, the use of an inversion algorithm of the data from the combination methodology (velocities and uncertainties) bring some new informations on the deformation anisotropy. An accommodation of geological structures in depth (folds, faults, detachments) is shown.

La Reconnaissance Automatique de la Parole (RAP) est affectée par les nombreuses variabilités présentes dans le signal de parole.<br />En dépit de l'utilisation de techniques sophistiquées, un système RAP seul n'est généralement pas en mesure de prendre en compte l'ensemble de ces variabilités. Nous proposons l'utilisation de diverses sources d'information acoustique pour augmenter la précision et la robustesse des systèmes. <br /><br />La combinaison de différents jeux de paramètres acoustiques repose sur l'idée que certaines caractéristiques du signal de parole sont davantage mises en avant par certains jeux de paramètres que par d'autres.<br />L'intérêt est donc d'exploiter les points forts de chacun.<br />Par ailleurs, les différentes partitions de l'espace acoustique opérées par les modèles acoustiques peuvent être mises à profit dans des techniques de combinaison bénéficiant de leur complémentarité.<br /><br />Le diagnostic est au coeur de ce travail. L'analyse des performances de chaque jeu de paramètres permet de dégager des contextes spécifiques dans lesquels la prédiction du résultat de reconnaissance est possible. Nous présentons une architecture de diagnostic dans laquelle le système RAP est vu comme un "canal de transmission" dont l'entrée correspond aux phonèmes et la sortie au résultat de reconnaissance. Cette architecture permet de séparer les sources d'ambiguïté au sein du système de reconnaissance. Les analyses ont permis d'intégrer des stratégies de combinaison post-décodage à un niveau segmental élevé (phonème ou mot).<br /><br />Des techniques de combinaison des probabilités a posteriori des états d'un modèle de Markov caché au niveau de la trame sont également proposées. Afin d'améliorer l'estimation de ces probabilités, les probabilités obtenues avec différents modèles acoustiques sont fusionnées. <br />Pour combiner les probabilités de manière cohérente, nous avons développé un protocole permettant d'entraîner des modèles de même topologie avec des paramètres acoustiques différents.

Les Adénovirus sont des virus non enveloppés à symétrie icosaédrique et constituent la famille des Adenoviridae. Ils existent une grande variété de souches pouvant infecter des hôtes allant de l'homme jusqu'au poisson. L'étude de l'Adénovirus a été stimulée par la découverte en 1962 par Trentin et collaborateurs de leur capacité à induire des tumeurs chez les bébés hamsters. Sur le plan structural, de nombreuses études en Microscopie Electronique ont été menées pour comprendre l'assemblage et la formation de la capside. Depuis les années 90, avec la progression de l'informatique et des techniques liées à l'analyse d'images, la structure de la capside des Adénovirus humains est de mieux en mieux comprise mais la localisation de certaines protéines mineures restaient encore incertaine ou inconnue. Nous avons, à travers l'utilisation de la Microscopie Electronique associée à l'analyse d'images, obtenu des reconstructions 3D pour plusieurs souches d'Adénovirus humains, canins et aviaires. L'obtention d'un modèle 3D à haute résolution pour l'Adénovirus humain de type 5 nous a permis de reconstituer un modèle quasiatomique par la méthode de « fitting » et de déterminer avec plus de précisions la position de certaines protéines mineures comme la protéine IX, IIIa et VIII. L'étude d'une souche mutante d'Adénovirus de type 5 en complexe avec un Fab ainsi que d'une souche canine nous a permis de localiser précisément l'extrémité C terminale de la protéine IX. Enfin l'obtention d'une structure à haute résolution d'un virus immature dérivé de l'Adénovirus humain de type 2 a ouvert la voie sur l'étude et la compréhension de la maturation et de la phase précoce de son cycle cellulaire.

Les données et les observations sont des éléments fondamentaux dans les progrès de la science. Leur accès et leur partage sont cruciaux pour les chercheurs. Ces derniers se sont appuyés sur Internet et les services Web ces dernières années, mais cette solution n'est pas entièrement satisfaisante. Il y a en particulier en météorologie un décalage entre les besoins et les informations disponibles qui peut se résoudre en développant des outils permettant de composer les services Web entre eux. Cette composition permet d'accomplir des tâches qu'un service seul n'aurait pas pu réaliser. Pour répondre aux besoins exprimés, une méthode de composition doit être automatique et adaptative, signifiant qu'une composition ne doit pas nécessiter l'intervention de l'homme et qu'elle doit prendre en compte la disponibilité et le résultat de l'exécution des services Web. Pour combler ce décalage, mes objectifs sont de proposer, formaliser et développer une telle méthode. La première contribution est une formalisation des besoins spécifiques de la météorologie pour la composition de services Web. Cette thèse met en évidence les différences entre les services Web utilisés dans le domaine de la météorologie vis-à-vis des services Web habituellement rencontrés comme ceux de e-Commerce. Ma thèse propose également une nouvelle méthode de composition de services Web permettant la concaténation de données et proposant un moyen d'évaluer la qualité de ces compositions. Enfin, elle propose une méthode pour évaluer les méthodes de composition, qui répond aux besoins en météorologie.

Au cours des dix dernières années, les performances des lasers à cascade quantique dans le moyen infrarouge ont connu une progression rapide: Les rendements ont atteint des valeurs supérieures à 20% avec une puissance d'émission de 5W en régime continu, à température ambiante. Ces valeurs ont été atteintes notamment grâce à la diminution de la sensibilité des lasers à l'échauffement, avec des températures caractéristiques T0 s'approchant de 300K. Les performances sont donc actuellement limitées par la puissance injectée, qui est proportionnelle à la taille de la zone de gain. Les travaux de cette thèse présentent une solution innovante, consistant à combiner un réseau d'émetteurs de petites tailles de façon monolithique. Nous démontrons expérimentalement pour la première fois, des dispositifs jusqu'à 32 émetteurs de 2µm de larges, émettant en phase par couplage évanescent. De plus, nous mettons en évidences des résistances thermiques record. Ces résultats mettent en évidence la possibilité de fabriquer des sources de hautes puissances (supérieures à 10W) dans le moyen-infrarouge avec une très bonne qualité de faisceau.