Dans cette thèse, je reporte les résultats d'études développées durant ces trois dernières années à l'Institut Non-Linéaire de Nice. Premièrement, je présente des résultats sur l'application de perturbation à un système excitable, obtenus à partir d'un simple laser à signal injecté. L'excitabilité, qui vient dans ce cas de la proximité d'une bifurcation noeudselle sur un cercle, et est définit comme une réponse tout-ou-rien à une perturbation. La réponse excitable, présente pour des perturbations supérieures à un certain seuil, correspond au décrochage des deux lasers pour une période. Le déclenchement de tels réponses excitable, dont la forme ne dépend pas de la perturbation (type, amplitude), est démontré par l'application de perturbation. Dans un deuxième temps, j'analyse l'influence de la connexion entre un neurone et son propre axone. Expérimentalement nous ajoutons un miroir de rétroaction fabriquant ainsi un laser injecté et réinjecté. Sous certaines conditions, la précédente réponse excitable se régénère dans la cavité externe, exhibant une propriété de mémorisation, où l'information est codée dans la phase du faisceau. Analytiquement, cela correspond à l'addition d'un terme de retard linéaire qui joue le rôle d'un "quasi-espace" permettant la coexistence de plusieurs "réponse excitable", et leur interprétation en terme de solitons topologique de Sine-Gordon. L'application de perturbations appropriées peut mener au contrôle de l'information présente. De nombreux comportements ont ainsi été observés et reproduits numériquement avec des modèles appropriés, comme les collisions, le groupement, la diffusion, l'accrochage à une modulation périodique, ... / In this thesis, I report the results of studies performed during these last three years at Institut Non Linéaire de Nice. First, I present results on perturbing a neuron-like excitable system build from a simple laser with an injected signal experiment. Excitability, that comes in this case from the proximity of a Saddle-node bifurcation, is defined as an all or-nothing response to an external perturbation. The excitable response, that arises from perturbation larger than a certain threshold, corresponds to the unlocking between the two lasers for one period. Triggering of such excitable responses, that shape do not dependent on the perturbation (kind, strength), is demonstrated applying perturbations. In a second part, I analyze the influence of the connection between one of this neuron and its own axon. Experimentally we add a feedback mirror building a laser submitted to injection and feedback. Under certain conditions, the previous excitable response is found to regenerate in the external cavity, exhibiting a memory behavior where the information is coded in the time spiking pattern. Analytically, this corresponds to the addition of a linear delay term that acts as a space-like coordinate allowing the storage of many "excitable responses", and their interpretation in terms of Sine-Gordon topological solitons. Application of appropriate perturbations could lead to the control of "information" present. Many interesting behaviors of this new structures are observed and analyzed numerically with appropriate models, like collisions, clustering, particle-like diffusion, locking to periodic additional forcing...

Isogeometric analysis is aimed to mitigate the gap between Computer-Aided Design (CAD) and analysis by using a unified geometric representation. Thanks to the exact geometry representation and high smoothness of adopted basis functions, isogeometric analysis demonstrated excellent mathematical properties and successfully addressed a variety of problems. In particular, it allows to solve higher order Partial Differential Equations (PDEs) directly omitting the usage of mixed approaches. Unfortunately, complex CAD geometries are often constituted by multiple Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) patches and cannot be directly applied for finite element analysis.parIn this work, we presents a dual mortaring framework to couple adjacent patches for higher order PDEs. The development of this formulation is initiated over the simplest 4th order problem-biharmonic problem. In order to speed up the construction and preserve the sparsity of the coupled problem, we derive a dual mortar compatible C1 constraint and utilize the Bezier dual basis to discretize the Lagrange multipler spaces. We prove that this approach leads to a well-posed discrete problem and specify requirements to achieve optimal convergence. After identifying the cause of sub-optimality of Bezier dual basis, we develop an enrichment procedure to endow Bezier dual basis with adequate polynomial reproduction ability. The enrichment process is quadrature-free and independent of the mesh size. Hence, there is no need to take care of the conditioning. In addition, the built-in vertex modification yields compatible basis functions for multi-patch coupling.To extend the dual mortar approach to couple Kirchhoff-Love shell, we develop a dual mortar compatible constraint for Kirchhoff-Love shell based on the Rodrigues' rotation formula. This constraint provides a unified formulation for both smooth couplings and kinks. The enriched Bezier dual basis preserves the sparsity of the coupled Kirchhoff-Love shell formulation and yields accurate results for several benchmark problems.Like the dual mortaring formulation, locking problem can also be derived from the mixed formulation. Hence, we explore the potential of Bezier dual basis in alleviating transverse shear locking in Timoshenko beams and volumetric locking in nearly compressible linear elasticity. Interpreting the well-known B projection in two different ways we develop two formulations for locking problems in beams and nearly incompressible elastic solids. One formulation leads to a sparse symmetric symmetric system and the other leads to a sparse non-symmetric system.

Cette thèse s’est concentrée sur l’étude des lasers à blocage de modes destinés à la fenêtre de télécommunication de 1,55 µm et à base de bâtonnets quantiques dont la croissance a été réalisée sur des substrats d’InP. Un des principaux objectifs de ce travail de thèse a consisté à apporter de nouveaux éléments permettant de mieux appréhender les aspects physiques sous-tendant le mécanisme du ML dans ces dispositifs. En effet, une meilleure compréhension du comportement intrinsèque de ces dispositifs et la façon dont ils sont affectés par des facteurs externes, qui pourraient être présents dans les conditions réelles d’utilisation, est cruciale pour leur intégration dans des technologies futures. Un deuxième objectif majeur de ce travail a consisté à démontrer le potentiel d’exploitation de ces dispositifs dans différents scenarii d’applications / This PhD thesis focuses on the study of mode locked laser diodes based on novel optimized InAs Quantum Dash structures grown on InP substrates. It covers several important modelling aspects, the clean room processing of single and two section shallow ridge waveguide lasers, characterization of the fabricated devices and the evaluation of their performance in different application scenarios. Systematic characterization experiments and subsequent analyses have allowed to gain a much deeper comprehension of the physical mechanisms related to the mode locking regime in these devices, thus far not completely understood. This has allowed to better control most of the main physical phenomena limiting device performance, resulting in first demonstrations of record peak power, sub-picosecond pulse, low radio frequency linewidth and high repetition frequency mode locked lasers grown on InP substrates, opening the way to a vast number of potential applications in the 1.55 µm telecommunication window

Comment comprendre la stabilité de l’accès aux soins des étrangers irréguliers en France et aux États-Unis, de 1970 à 2016, au vu des controverses et des réformes dont fait l’objet cet accès ? Cette thèse dégage deux hypothèses : d’une part, l’action publique française serait soumise à des rétroactions négatives, d’autre part, sa consœur étasunienne serait verrouillée par un noyau dur des croyances. L’analyse mixte, qualitative et quantitative, est effectuée à l’aide du logiciel NVivo sur un matériau provenant des groupes d’intérêt (680 fichiers en France, 881 aux États-Unis), de la presse (15 625 et 16 970), du législatif (1 366 et 1 110) et de l’administration (190 et 105). Une centaine d’entretiens affine les résultats.Cette analyse aboutit à la création d’un pendule d’homéostasie idéelle dévoilant trois activités du noyau dur des croyances : le verrouillage idéel (autocensure) et les rétroactions positive (autorenforcement) et négative (autocorrection). Ainsi, si les États-Unis font l’objet d’un verrouillage idéel, c’est bien les rétroactions négatives, voire positives, qui caractérisent le cas français. En revanche, ces pays ont tous deux un noyau dur qui leur est propre. Le noyau français, d’origine catholique, est ainsi tolérant envers l’infraction et privilégie l’égalité. À l’inverse, le noyau étasunien, d’origine protestante, est peu indulgent envers la transgression des normes et favorise la liberté. / How to understand the stability of the access to care for unauthorized immigrants in France and in the United States, from 1970 to 2016, regarding the controversies and the reforms this access is subjected to? This PhD dissertation uses two hypotheses: on one hand, negative feedbacks would control the French policy; on the other hand, a deep core belief seems to stabilize the US one. A mixed analysis (qualitative and quantitative) is done with the NVivo software on data written by interest groups (680 files in France, 881 in the United States), the press (15 625 and 16 970), the Parliament (1 366 and 1 110) and the administration (190 and 105). A hundred of interviews refined the results.This analysis ends in a belief homeostasis pendulum highlighting three activities of the deep core beliefs: a belief locking (self-censorship), a positive feedback (self-reinforcing) and a negative feedback (self-correcting). In this sense, the US policy is subjected to a belief locking while its French counterpart is dominated by negative and, to a lesser extent, positive feedbacks. But these two countries have their own deep core beliefs. The French deep core, originated from Catholicism, is tolerant towards infringement and favors equality. On the contrary, the US deep core, deriving from Protestantism, is less lenient towards breach and opts for liberty.

This thesis describes the design and measurement of an X-band IQ up/down converter that has been fabricated on a 180nm RF CMOS process. This converter includes components for mixing, frequency doubling, quadrature generation, amplification, and limiting. The specific circuit topologies used include passive double-balanced mixers, RC polyphase filters, and injection locked LC oscillators. The converter is part of a transceiver chain that will make up the dedicated circuitry for each active antenna element of a phased-array radar. An active antenna element combines a radiator with its own transceiver subsystem. A phased-array radar, NetRad, is under development at the University of Massachusetts Amherst and will require thousands of active antenna elements. This motivates the need for low-cost integrated solutions. A silicon-based RF CMOS process provides a low-cost candidate technology to fulfill this requirement.

Harmonically mode-locked semiconductor lasers with external ring cavities offer high repetition rate pulse trains while maintaining low optical linewidth via long cavity storage times. Single frequency injection locking generates widely-spaced and tunable frequency combs from these harmonically mode-locked lasers, while stabilizing the optical frequencies. The output is stabilized long-term with the help of a feedback loop utilizing either a novel technique based on Pound-Drever-Hall stabilization or by polarization spectroscopy. Error signals of both techniques are simulated and compared to experimentally obtained signals. Frequency combs spaced by 2.5 GHz and ~10 GHz are generated, with demonstrated optical sidemode suppression of unwanted modes of 36 dB, as well as RF supermode noise suppression of 14 dB for longer than 1 hour. In addition to the injection locking of actively harmonically mode-locked lasers, the injection locking technique for regeneratively mode-locked lasers, or Coupled OptoElectronic Oscillators (COEOs), is also demonstrated and characterized extensively.

Detta examensarbete utfördes år 2023 och gick ut på att undersöka elsparkcyklar och hur de hanteras. Mer specifikt hur och var de parkeras då det skapade problem för andra på gatorna, för att sedan ta fram en lösning som skapar ordning för ökad säkerhet och trivsel i stadsmiljöer. I början av projektet undersökte jag hyr elsparkcyklar, alltså tjänster där företag erbjuder transportalternativ med elsparkcyklar som medel. Resultatet av litteraturstudien visade att det var ett problem med felparkerade elsparkcyklar eftersom det skapar säkerhetsrisker, speciellt för äldre personer och individer med synnedsättning och sänker trivseln i städer. För att se vad det finns på marknaden så gjorde jag en marknadsundersökning som visade att redan finns flera lösningar som har tillämpats för att lösa problemet, lösningar från olika aktörer och som täcker olika områden. Jag upplevde att jag inte kunde bidra med något vettig inom det området så jag valde att ändra riktning och började undersöka privatägda elsparkcyklar för att se om det finns behov i det området. För att få in data direkt från användaren utförde jag en enkätundersökning som visade att individer som äger en elsparkcykel inte vågar parkera utomhus eftersom de är oroliga att deras enhet ska bli stulen. Eftersom projektet genomfördes i Gävle så intervjuade jag Gävle kommun för att veta vad de tänker kring elsparkcyklar, jag ville även veta vilka möjligheter jag hade och vilka ramar jag skulle förhålla mig till vid framtagning av lösning. Efter en hel del idégenerering, utforskande, tester och bearbetning så blev resultatet ett tillägg som monteras på befintliga cykelställ och ger bättre parkeringsmöjlighet för privatägda elsparkcyklar. Genom sin form och uttryck ska tillägget uppmuntra elsparkcyklister att använda sina enheter mer och ersätta korta resor med bilen, det i sin tur har en positiv effekt på miljön och hälsan.

Optische Frequenzkämme (OFC) haben eine Vielzahl von Anwendungen in den angewandten Wissenschaften und der Grundlagenforschung, die auf der Bestimmung von absoluten Frequenzen und Frequenzdifferenzen beruhen, revolutioniert. Für letzteres wird nur die Stabilisierung des spektralen Abstandes der individuellen Kammlinien des OFCs benötigt, was erlaubt, den OFCG auf die Anwendung anzupassen und die Systemkomplexität zu reduzieren. Eine solche Anwendung ist der Quantentest der Universalität des Freien Falls (UFF) im Rahmen der Experimentserie QUANTUS. Mit diesem Test soll der Freie Fall zweier atomarer Spezies, Rubidium (Rb) und Kalium (K), in Mikrogravitation vergleichen werden. Das Ziel dieser Doktorarbeit war die Entwicklung eines hochkompakten, robusten, und weltraum-tauglichen diodenlaser-basierten OFCG mit einem modengekoppelten optischen Spektrum im Wellenlängenbereich um 780 nm. Es wurde ein diodenlaser-basierter OFCG entwickelt, der mit einer spektrale Bandbreite von mehr als 16 nm bei 20 dBc, einer optischen Leistung der Kammlinien > 650 nW (bei 20 dBc), einer Pulswiederholrate von 3.4 GHz, und einer RF-Linienbreite der frei-laufenden Pulswiederholrate < 10 kHz die Anforderungen übertrifft. Um ein Proof-of-Concept Demonstratormodul zu realisieren, wurde der diodenlaser-basierte OFCG in eine weltraum-taugliche Technologieplattform, die für die Anwendung in zukünftigen QUANTUS-Experimenten entwickelt wurde, hybrid-integriert. Der Nachweis einer ausreichend hohen RF-Stabilität des OFCGs wurde durch Stabilisierung der Pulswiederholrate auf eine externe RF Referenz erbracht. Dies ermöglichte eine stabilisierte Pulswiederholrate mit einer RF-Linienbreite von weniger als 1.4 Hz (auflösungsbegrenzt), was die die Anforderung übertrifft. Der entwickelte diodenlaser-basierten OFCG ist wichtiger Schritt in Richtung eines verbesserten Vergleichs des Freien Falls von Rb- und K-Quantengasen innerhalb der QUANTUS-Experimente in Mikrogravitation. / Optical frequency combs (OFC) have revolutionized various applications in applied and fundamental sciences that rely on the determination of absolute optical frequencies and frequency differences. The latter requires only stabilization of the spectral distance between the individual comb lines of the OFC, allowing to tailor and reduce system complexity of the OFC generator (OFCG). One such application is the quantum test of the universality of free fall within the QUANTUS experimental series. Within the test, the rate of free fall of two atomic species, Rb and K, in micro-gravity will be compared. The aim of this thesis was the development of a highly compact, robust, and space-suitable diode laser-based OFCG with a mode-locked optical spectrum in the wavelength range around 780 nm. A diode laser-based OFCG was developed, which exceeds the requirements with a spectral bandwidth > 16 nm at 20 dBc, a comb line optical power > 650 nW (at 20 dBc), a pulse repetition rate of 3.4 GHz, and an RF linewidth of the free-running pulse repetition rate < 10 kHz. To realize a proof-of-concept demonstrator module, the diode laser-based OFCG was hybrid-integrated into a space-suitable technology platform that has been developed for future QUANTUS experiments. Proof of sufficient RF stability of the OFCG was provided by stabilizing the pulse repetition rate to an external RF reference. This resulted in a stabilized pulse repetition rate with an RF linewidth smaller than 1.4 Hz (resolution limited), thus exceeding the requirement. The developed diode laser-based OFCG represents an important step towards an improved comparison of the rate of free fall of Rb and K quantum gases within the QUANTUS experiments in micro-gravity.

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Cette thèse s'intéresse à la conception de méthodes de discrétisation non-conforme pour un modèle de poromécanique. Le but de ce travail est de simplifier les couplages liant la géomécanique d'un milieu poreux à l'écoulement polyphasique compositionnel ayant cours en son sein tels qu'ils sont réalisés actuellement dans l'industrie pétrolière, en discrétisant sur un même maillage, typiquement non-conforme car à l'image de la lithologie, la mécanique et l'écoulement. La nouveauté consiste donc à traiter la mécanique par une méthode d'approximation non-conforme sur maillages généraux. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur un modèle d'élasticité linéaire. Les difficultés inhérentes à son approximation non-conforme sont son manque de coercivité (se traduisant par la nécessité de satisfaire une inégalité de Korn sur un espace discret discontinu), ainsi que le phénomène de verrouillage numérique lorsque le matériau tend à devenir incompressible. Dans une première partie, nous construisons un espace d'approximation sur maillages généraux, s'apparentant à une extension de l'espace de Crouzeix-Raviart. Nous explicitons ses propriétés d'approximation et de conformité, et montrons que ce dernier est adapté à une discrétisation primale coercive et robuste au locking du modèle d'élasticité sur maillages généraux. La méthode proposée est moins coûteuse que son équivalent éléments finis (en termes de propriétés) P2. Nous nous intéressons dans une deuxième partie à l'approximation non-conforme d'un modèle couplé de poroélasticité. Nous étudions la convergence d'une famille de schémas numériques dont la discrétisation en espace utilise le formalisme des schémas Gradient, auquel appartient la méthode développée pour la mécanique. Nous prouvons la convergence de telles approximations vers la solution de régularité minimale du problème continu, indépendamment des paramètres physiques du système / This manuscript focuses on the conception of nonconforming discretization methods for a poromechanical model. The aim of this work is to ease the coupling between the geomechanics and the multiphase compositional Darcy flow in porous media by discretizing mechanics and flow on the same mesh, typically nonconforming as it represents the lithology. Hence, the novelty hinges on a nonconforming treatment of mechanics on general meshes. In this work, we focus on a linear elasticity model. The nonconforming approximation of such a model is not straightforward owing to its lack of coercivity (meaning that a discrete Korn's inequality must hold on a discontinuous discrete space) and to the numerical locking phenomenon occurring as the material becomes incompressible. In a first part, we design an approximation space on general meshes, which can be viewed as an extension of the so-called Crouzeix-Raviart space. We study its approximation and conformity properties, and prove that this latter is well-adapted to the design of a primal, coercive, and locking-free discretization of the elasticity model on general meshes. The proposed method is less costly than its finite element equivalent (in terms of properties) P2. In a second part, we tackle the nonconforming approximation of a coupled poroelasticity model. We study the convergence of a family of numerical schemes whose space discretization relies on the Gradient schemes framework, to which belongs the method developed for mechanics. We prove the convergence of such approximations toward the minimal regularity solution of the continuous problem, and independently of the choice of physical parameters