En synthèse d'images réaliste, nous simulons fidèlement les lois physiques pour créer une image. Les sources lumineuses sont alors un élément essentiel car ce sont elles qui produisent l'énergie répartie dans la scène. Ce document caractérise les modèles de sources actuels et propose des méthodes pour accélérer leur traitement. Après une étude détaillée du domaine au chapitre 2, nous recensons au chapitre 3 les solutions les plus efficaces pour modéliser une source lumineuse. Dans le chapitre 4, nous proposons une solution innovante pour traiter les sources en champ lointain. Le chapitre 5 est consacré au cas du champ proche. Nous introduisons une nouvelle structure de données, dite lumigraphe sphérique, réduisant par 100 les temps de calcul de traitement des rayons d'ombre. Une source de lumière moderne peut être composée d'objets complémentaires tels que des miroirs. L'ensemble des rayons en sortie de cet objet peut être vu comme une source à part entière. Le chapitre 6 traite de telles sources, dites virtuelles.

Ce mémoire de thèse porte sur la fabrication, la caractérisation et l’utilisation de microfibres de verres en optique. Les microfibres sont des fibres optiques étirées à chaud par un procédé contrôlé en température et en contrainte, de manière à réduire leurs sections jusqu’à des valeurs inférieures à la longueur d’onde. Ces dimensions réduites confèrent aux microfibres des caractéristiques particulières, telles qu’un fort confinement du champ électromagnétique conduisant à une exaltation du coefficient non linéaire effectif ou une grande fraction de champ évanescent. Ces propriétés sont étudiées en première partie, puis les techniques expérimentales de fabrication et de manipulation de ces microfibres sont décrites. Dans un deuxième temps, les expériences cherchant à exploiter la grande non linéarité de ces microfibres sont présentées et interprétées. En particulier, on note la possibilité de générer un signal visible à partir d’une pompe à la longueur d’onde télécom par triplage de fréquence avec accord de phase. Afin d’obtenir des effets plus importants, l’opportunité de réaliser des microfibres en verres hautement non linéaires est discutée, ainsi que la faisabilité d’un laser basé sur des microfibres en verres dopés aux ions terres rares. Enfin, l’aspect champ évanescent est discuté dans le dernier chapitre, avec l’imagerie par microscopie en champ proche des microfibres. / In this thesis, I present my works on the fabrication, the characterization and the use of optical microfibres. Microfibres are optical fibres drawn down to sub-wavelength diameters by a temperature controlled process. Due to their small dimensions, microfibers have very special properties such as a high confinement of the electromagnetic field, a enhanced non-linear coefficient and a large evanescent tail. These properties are studied in the first chapter, after which a description of the techniques used for the drawing and manipulation of the microfibres is given. Next, we present our experiments on non-linear effects in silica microfibres. In particular, we show that it is possible to generate green light with a pump at 1:55μm thanks to phase-matched third harmonic generation. In order to obtain higher efficiency in this field, the opportunity of drawing microfibres with highly non-linear glasses is discussed. A model of a microfibre laser using erbium doped tellurite glass is also presented. In the last chapter, microfibres are studied in the near field, with a scanning near field optical microscope, revealing the inner characteristics of the propagation in microfibres.

Le changement local de l'indice de réfraction (CLIR) est l’élément constitutif des fonctions optiques créées par laser dans des matériaux transparents. Selon le régime de l'interaction et en particulier en fonction de la dose d’énergie déposée, de la durée de l'impulsion laser et des conditions de focalisation on peut induire un CLIR isotrope et positif ou produire à l’échelle nanométrique des structures auto-arrangées présentant une biréfringence. Ce changement est essentiel pour les applications photoniques intégrées utilisant des matériaux comme la silice, ce qui été démontré dans la thèse par réalisation des composants optiques allant du simple guide canal enterré à des dispositifs sensibles à la polarisation. En parallèle au développement d’applications photoniques nous avons étudiés les mécanismes microscopiques à l’origine de la modification des propriétés optiques des diélectriques utilisés. Nous avons appliqué les techniques de micro photoluminescence et microspectroscopie Raman pour étudier la formation des défauts ponctuels et des chemins de réorganisation de la structure du verre. Ces modifications de structure de verres jouent un rôle important dans le changement des propriétés électroniques de la silice fondue et, par conséquent, de ses constantes optiques. L’ensemble de ces résultats spectroscopiques nous a permis de revisiter les schémas de densification dans la silice et de proposer un scénario de densification assistée par les défauts générés suite à la relaxation des excitons auto-piégés / Local refractive index changes (RIC) are the building blocks of laser-induced optical functions in bulk transparent materials, where the use of a fused silica as a target material plays a paramount role. Depending on the regime of laser interaction ultra-short pulses can induce positive isotropic refractive index changes (usually denoted as type I) or produce self-arranged nano-scale layered structures resulting in form birefringence (type II). In this thesis we have studied two objectives related to these material transformations. From the one side, we qualitatively determined the effects of the focused ultra-short laser pulses on the fused silica and borosilicate glasses. With the independent control of the energetic dose, pulse duration and focusing conditions, the isotropic type I and birefringent type II traces could be performed with the certain optical properties. Finally, complex polarization sensitive devices were designed and fabricated. From the other side, as these types of RIC have consequences in the functionality and the performances of 3D embedded optical devices, an investigation of the laser-induced structures is particularly useful. We applied photoluminescence and Raman microscopy (RM) to investigate defect formation and glass network reorganization paths. The proposed spectroscopy study distinguishes type I and type II regions by presence and distribution of silicon clusters and non-bridging oxygen hole centers (NBOHC). RM reveals signs of compaction of the glass network in the RIC regions. At the same time, zones with high concentration of NBOHC where no visible RIC and densification signs were detected. Assuming that these zones are precursors of permanent visible modification, we propose a scenario of cold defect-assisted densification realized in type I irradiation regime. This, thereby, revises the densification paths in fused silica

Ce mémoire de thèse porte sur la fabrication, la caractérisation et l'utilisation de microfibres de verres en optique. Les microfibres sont des fibres optiques étirées à chaud par un procédé contrôlé en température et en contrainte, de manière à réduire leurs sections jusqu'à des valeurs inférieures à la longueur d'onde. Ces dimensions réduites confèrent aux microfibres des caractéristiques particulières, telles qu'un fort confinement du champ électromagnétique conduisant à une exaltation du coefficient non linéaire effectif ou une grande fraction de champ évanescent. Ces propriétés sont étudiées en première partie, puis les techniques expérimentales de fabrication et de manipulation de ces microfibres sont décrites. Dans un deuxième temps, les expériences cherchant à exploiter la grande non linéarité de ces microfibres sont présentées et interprétées. En particulier, on note la possibilité de générer un signal visible à partir d'une pompe à la longueur d'onde télécom par triplage de fréquence avec accord de phase. Afin d'obtenir des effets plus importants, l'opportunité de réaliser des microfibres en verres hautement non linéaires est discutée, ainsi que la faisabilité d'un laser basé sur des microfibres en verres dopés aux ions terres rares. Enfin, l'aspect champ évanescent est discuté dans le dernier chapitre, avec l'imagerie par microscopie en champ proche des microfibres.

Cette thèse s’inscrit dans le mouvement des études interdisciplinaires portant sur la presse. Son objet est double : la presse de vulgarisation scientifique et les dispositifs optiques. Notre étude débute en 1851, moment de la fondation des premiers titres représentatifs, et s’achève en 1903, période de crise où ces périodiques entament une redéfinition de leurs lignes éditoriales. L’objectif de ce travail est d’étudier la façon dont la presse de vulgarisation scientifique s’empare des dispositifs optiques. Nous montrons que ces dispositifs, mieux que tout autre objet, permettent de comprendre efficacement l’évolution générale de la presse de vulgarisation scientifique dans ses pratiques d’écriture, dans le choix de ses rédacteurs et dans l’évolution des lignes éditoriales. L’étude conjointe de la presse photographique, laquelle se rattache explicitement au mouvement de vulgarisation scientifique, et des périodiques de vulgarisation scientifique généraliste, montre que, si ces deux types de presse cohabitent initialement en s’ignorant largement, ils finissent par se rencontrer et s’influencer mutuellement. Cette thèse visant à offrir une cartographie détaillée des périodiques et du personnel qui y officie, elle s’accompagne d’annexes incluant un répertoire des périodiques traités, ainsi qu’un premier répertoire des personnalités de la vulgarisation scientifique et une chronologie. / This dissertation is part of interdisciplinary studies dealing with the press. Its subject-matter is twofold: french popular science newspapers and optical devices. Our study begins in 1851 with the founding of the first popular science magazines, and ends in 1903, year of crisis during which this periodical press begins to redefine its editorial lines.The purpose of this work is to study how the popular science press got hold of optical devices. We show that these devices, better than any other object, allow effectively to understand the general development of the popular science press in its writing practices, in the choice of its writers, and in the evolution of its editorial lines. The joint study of photographic newspapers, which are explicitly linked to the popular science movement, and general popular scientific journals, shows that both types of press initially ignore each other, but eventually meet and influence each other.This dissertation aims at providing a detailed description of this periodical press and its staff: it is accompanied by appendices including a detailed index of those newspapers, and another detailed index of popular science writers. It also includes a chronology.