Le processus de somme de fréquences optiques est utilisé dans certaines applications pour convertir des signaux de longueurs d’onde infrarouges vers le domaine de longueurs d’onde visibles. Cela permet de bénéficier de technologies plus performantes notamment en terme de détection et de propagation. Les travaux menés dans cette thèse s’intéressent à l’étude de phénomènes optiques parasites générés par ce processus non linéaire dans des cristaux de niobate de lithium périodiquement polarisés (PPLN) pour des applications de conversion de fréquences en régime de comptage de photons. La première partie de ce manuscrit montre l’intérêt du processus de somme de fréquences optiques dans le contexte technologique de la détection infrarouge en régime de comptage de photons, via le concept de détection hybride. Les éléments théoriques et l’état de l’art associés à la détection hybride seront également présentés dans cette première partie. La deuxième partie traite d’une étude comparative entre différents cristaux de PPLN pour la détection hybride à 1550 nm. Pour cela, une analyse expérimentale détaillée des processus parasites est effectuée. Les résultats de cette étude sont utilisés pour des applications en astronomie et en microscopie. Enfin, la troisième partie traite d’une application de la somme de fréquences en interférométrie stellaire. Les résultats de caractérisation des cristaux de PPLN sont mis à contribution dans l’optimisation d’un instrument pour l’astronomie appelé interféromètre à somme de fréquences. Les résultats d’observation sur le site astronomique du Mont Wilson ainsi que les perspectives de cette instrument y sont présentés. / The sum frequency generation process is used in differents applications to convert signals from infrared wavelengths to the field of visible wavelength. This allows to benefit of more efficient technologies in terms of detection and propagation. This thesis describes the study of noise phenomena generated by this process in crystals of periodically poled lithium niobate (PPLN) for frequency up-conversion applications in photon counting regime. The first part of the manuscript shows the advantage of sum frequency generation process in the technological environment of the infrared detection on single photon counting regime, using the concept of hybrid detection. The theoretical elements and the state of the art associated with hybrid detection will also be presented in this first part. The second part deals with a comparative study between different PPLN for hybrid detection at 1550 nm. A detailed experimental analysis of the noise process is performed. The results of this study are used for applications in astronomy and microscopy. The third part deals with an application of the sum frequency in stellar interferometry. The results of PPLN’s characterization are involved in optimizing an instrument for astronomy called sum frequency interferometer. The results of observation on the astronomical site of Mount Wilson and the prospects of this instrument are presented.

Ce travail de recherche a été réalisé au sein du Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes de l’École Centrale de Lyon (FRANCE) en cotutelle avec l’Unité de Mécanique, Modélisation et Productique (U2MP) à l’École Nationale d’Ingénieurs de Sfax (TUNISIE) dans le cadre du projet européen "Mid-Frequency". La prédiction du comportement dynamique des structures est une tâche importante dans la phase de conception de tout produit mécanique. Le choix de l’outil ou de la méthode utilisée dépend de plusieurs facteurs. Pour un système dynamique, la bande de fréquence d’étude est l’un des paramètres essentiels étant donné qu’il existe des approches appropriées pour chaque domaine fréquentiel. Ces derniers seront rapidement inapplicables en changeant le domaine d’application. Par exemple, les méthodes dites hautes fréquences ou globales sont très limitées dans la partie basse du spectre. De même, les méthodes dites basses fréquences deviennent, numériquement, très lourdes et peu performantes si l’on monte en fréquence. Les moyennes fréquences représentent alors les hautes fréquences pour les méthodes globales et les basses fréquences pour les méthodes locales. Comme les incertitudes jouent un rôle important dans les comportements vibratoires en moyennes fréquences, le travail présenté de ce mémoire est une contribution à la recherche d’une approche peu coûteuse en temps de calcul permettant l’extension d’une méthode locale : la méthode des éléments finis ondulatoires, à cette bande de fréquence pour les systèmes à caractère non déterministe. Cette contribution consiste à tenir compte des incertitudes présentes dans le système étudié pour évaluer la dispersion des différents paramètres (spectraux, de diffusion, dynamiques, etc.) et leurs effets sur la réponse globale (cinématique et énergétique) de la structure. Le travail présenté peut être partagé en deux parties. La première concerne le développement des formulations explicites et directes des dispersions des différents paramètres. Cette partie se base sur l’utilisation de la méthode de perturbation à l’ordre un. La deuxième partie est une généralisation de la première. En effet, l’utilisant de la projection des variables aléatoires sur la base des polynômes de chaos permet une évaluation plus générale des effets des incertitudes sur la dynamique des structures périodiques en moyennes fréquences. / The prediction of dynamic behavior of structures is an important task in the design step of any mechanical product. There are many factors affecting the choice of the used methods. For a dynamic system, the frequency band under study is one of the important parameters since for each frequency range exists its appropriate approach which can be quickly inapplicable in other domains. For example, the high frequency methods are very limited in the lower part of the spectrum. Similarly, the so-called low-frequency methods become numerically inefficient if it goes up in frequency range. The mid-frequencies then represent the high-frequencies for global and low frequencies for local methods. Knowing that uncertainties play an important role on the vibro-acoustics behavior in mid-frequencies, the presented work is a contribution to the research approach, with inexpensive computing time, allowing the extension of a local method, called ’the wave finite element method’, in this frequency band. These contributions consist in taking into account uncertainties in the studied system to evaluate the dispersion of all parameters (spectral, diffusion, dynamics, etc.) and their effects on the global response (kinematic and energetic) of the structure. The presented work can be divided into two main parts. The first one involves the development of an explicit and direct formulation describing the dispersion of different parameters; this part is based on the first-order perturbation method. The second part is a generalization of the first one; indeed, using the chaos polynomial projection of all random variables allows a more general assessment of the effects of uncertainties on the dynamics of periodic structure in mid-frequency range.

A extrêmement hautes fréquences, les applications électroniques vont être confrontées à des challenges liés à la réduction des dimensions et la compacité des systèmes. Les limites physiques des matériaux conventionnels étant atteintes, de nouvelles alternatives sont nécessaires dans le domaine du nano-packaging. De nouveaux matériaux ont été étudiés pour remplacer les matériaux conventionnels. Parmi eux, le nanotube de carbone démontre une excellente conductivité électrique et thermique ainsi qu’une résistance physique extraordinaire. Il est donc un candidat de choix pour des applications comme les interconnexions, l’évacuation de chaleur, le blindage électromagnétique ou encore le renforcement structurel. Autant de points capitaux pour le nano-packaging moderne. Dans ce manuscrit, les nanotubes de carbone vont être étudiés en profondeur pour réaffirmer leurs propriétés électroniques et thermiques hors du commun. Nous nous concentrerons ensuite sur l’étude de deux types d’interconnexions à base de nanotubes de carbone : des interconnexions à base de plot en nanotubes de carbone utilisant la technologie Flip-Chip et des interconnexions sans-fil à base de monopole composé de nanotubes de carbone. Enfin, nous étudierons la possibilité de créer des composants passifs Radio-Fréquence à l’aide de structures en nanotubes de carbone. De nouvelles méthodes de fabrication des structures en CNT ont été utilisées au cours de ces travaux de thèse afin d’obtenir une compatibilité avec les technologies CMOS. / At extremely high frequency, electronic applications will have to challenge problems born from the size reduction and compactification of the systems. Physical limits of conventional materials will be reached and so new alternatives are necessary in the nano-packaging field. New materials have been studied to replace conventional materials. Among them, carbon nanotubes have shown extremely high electrical and thermal conductivity as well as extraordinary physical resistance. And so carbon nanotubes are a good candidate for applications such as interconnects, thermal management, electromagnetic shielding or structural reinforcement. All of those applications are capital for modern nano-packaging. In this manuscript, carbon nanotubes will be studied in depths to demonstrate again their incredible electronic and thermal properties. We will then focus on the study of two types of carbon nanotubes based interconnects: carbon nanotubes bumps based interconnects for Flip-Chip applications and wireless interconnects based on carbon nanotubes monopole antenna. Finally, we will study the possibility of creating passive RF components using carbon nanotubes structures. New ways of fabricating the carbon nanotubes structure were used in order to get a fabrication process of the prototype completely compatible with CMOS technologies.

La détection et quantification d’agent biologique occupe une place prépondérante dans la prévention et la détection des dangers possibles pour la santé publique (épidémie ou pandémie), l’environnement ainsi que d’autres risques contextuelles (bioterrorisme, armes biologique ou chimiques…etc.). Par conséquent, le développement d’un système portable et à moindre coût permettant de détecter ces dangers constitue l’axe de recherche pluridisciplinaire de la collaboration entre différents laboratoires de l’UPMC (Paris 6) et « RWTH university » à Aachen en Allemagne. Dans ce projet, nous avons étudié les aspects pluridisciplinaires d’un microsystème (LoC) électromagnétique de détection immunologique basé sur l’utilisation de nanoparticules magnétiques (MNP). En raison de leur extractabilité et de leur triabilité, les MNP sont adaptées à l'examen d'échantillons biologiques, servant de marqueurs pour des réactions biochimiques. La plupart des techniques classiques de détection existantes sont basées sur des méthodes colorimétrique, fluorescence ou électrochimique qui souffrent en majorité de problème de temps d’analyse et de sensibilité. A cet égard, Les méthodes d’immuno-détection magnétiques constituent une alternative prometteuse. Cette détection est effectuée à l’aide des MNP qui sont spécifiquement bio-fonctionnalisés en surface afin d’être liée à la cible (virus, anticorps…etc). La nouvelle méthode magnétique de mélange de fréquence permet la détection et la quantification de ces MNP avec une grande dynamique. Dans cette thèse, l’effort est dirigé vers la miniaturisation de ce système. Pour ce faire, nous avons développé un ensemble d’outils analytiques et de simulations multiphysiques afin d’optimiser les dimensions des parties électromagnétique (bobines planaires) et microfluidiques. Par la suite, des prototypes de cette structure de détection à partir de bobines en circuits imprimés et de réservoirs microfluidiques en PDMS sont dimensionnés et réalisés. Les performances de ces prototypes ont été évaluées en termes de limite de détection de MNP, linéarité et plage dynamique. En outre, ces prototypes ont permis de valider les outils de dimensionnement réalisés. Une limite de détection de nanoparticules magnétiques de 15ng/mL a été mesurée avec un volume d'échantillon de 14 μL correspondant à une goutte de sang. Finalement, la validation du système quant à l’immuno-détection est abordée avec un état de l’art et le développement d’une procédure de fonctionnalisation biochimique de surface ainsi que des premiers tests pour sa validation. / The detection and quantification of a biological agent or entity has become paramount to anticipate a possible health threat (epidemic or pandemic), environmental threat or to combat other contextual threats (bioterrorism, chemical and biological weapons, drugs). Consequently, developing a portable cost effective device that could detect and quantify such threats is the research focus of the joint multidisciplinary project between UPMC (Paris 6) laboratories and RWTH university in Aachen, Germany. In the framework of this project, we have studied the multidisciplinary aspects of an electromagnetic microsystem for immunologic detection based on magnetic nanoparticles (MNP) in a microfluidic lab-on-chip (LoC). Because of their extractability and sortability, magnetic nanoparticles are adapted for examination of biological samples, serving as markers for biochemical reactions. So far, the final detection step is mostly achieved by well-known immunochemical or fluorescence-based techniques which are time consuming and have limited sensitivity. Therefore, magnetic immunoassays detecting the analyte by means of magnetic markers constitute a promising alternative. MNP covered with biocompatible surface coating can be specifically bound to analytes, cells, viruses or bacteria. They can also be used for separation and concentration enhancement. The novel frequency mixing magnetic detection method allows quantifying magnetic nanoparticles with a very large dynamic measurement range. In this thesis, emphasis is put on the miniaturized implementation of this detection scheme. Following the development of analytical and multiphysics simulations tools for optimization of both excitation frequencies and detection planar coils, first multilayered printed circuit board prototypes integrating all three different coils along with an adapted microfluidic chip has been designed and realized. These prototypes have been tested and characterized with respect to their performance for limit of detection (LOD) of MNP, linear response and validation of theoretical concepts. Using the frequency mixing magnetic detection technique, a LOD of 15ng/mL for 20 nm core sized MNP has been achieved with a sample volume of 14 μL corresponding to a drop of blood. Preliminary works for biosensing have also been achieved with a state of the art of surface functionalization and a developed proposed biochemical immobilization procedure and preliminary tests of its validation.

Cette thèse concerne le développement de futurs appareils, systèmes et réseaux prenant en charge l’internet haute vitesse, sans fil 5éme g´enération (5G). La demande de débit très élevé nécessite une bande passante suffisante, et ainsi la bande de fréquence millimetrique (mm-wave) a beaucoup d’intérêt. Un certain nombre de technologies devront converger, coexister et interagir, et surtout, coopérer, si cette vision doit être efficace et rentable. Le concept principal de cette de 5G est l’intégration de réseaux de fibre optique et Les réseaux radio grâce à la technologie Radio-sur-Fibre (RoF) aux fréquences d’onde millimetriques, pour fournir des services à large bande passante et permettre des réseaux évolutifs et gérables sans structure d’interface très complexe et multiples protocoles superposés.Dans cette thèse, les systèmes de communication RoF à ondes millimetriques sont théoriquement étudiés et démontrés expérimentalement pour étudier les altérations du système. Le travail présenté dans cette thèse est axé sur le bruit optique représenté par le bruit de phase et d’intensité induit par la source optique et la dispersion chromatique introduite par la fibre optique. Le bruit optique est analysé et mesuré pour différentes techniques de génération optique. Deux dispositifs différents de conversion, un mélangeur et un détecteur d’enveloppe sont, appliqués pour le traitement du signal et pour décorréler la phase et le bruit d’intensité. Nous souhaitons souligner que cette étude et le modèle peuvent s’appliquer à tout type de système de génération optique hétérodyne et à toute gamme de fréquences. La corrélation entre les modes optiques en peigne à fréquence optique est examinée pour montrer l’impact de la dispersion chromatique. Cette thèse présente la distribution d’énergie des ondes millimetriques et son influence sur la portée des fibres et la façon dont l’effet de dispersion chromatique sur le réseau RoF depend des paramètres de dispersion. Ensuite, cette thèse démontre comment la décorrélation de la phase optique induite par la dispersion chromatique entraîne un bruit de partition de modes dans les réseaux de communication RoF à ondes millimétriques.Lors de la transmission de certains types de données sur le système, les résultats démontrent l’impact du bruit optique et de la dispersion chromatique sur le qualité du signal. Les résultats de simulation sont présentés et sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux. La grandeur du vecteur d’erreur evaluée par en processus en ligne montre l’impact des altèrations du système sur les performances du système. Le débit de données et l’évolution du système présentée sont en conformité avec les normes de communication comme à ondes millimétriques. / This thesis is for the development of future devices, systems and networks supporting the 5th Generation (5G) high-speed wireless internet. The demand for very high bit rate requires a sufficient large bandwidth, and therefore Millimeter-Wave (mm-wave) frequency band has a lot of interest. Several number of technologies will need to converge, co-exist and interoperate, and most importantly, cooperate, if this vision is to be efficiently and cost-effectively realized. The main concept within this next 5G is the integration of optical fiber networks and radio networks through Radio-over-Fiber (RoF) technology at mm-wave frequencies, to provide high-bandwidth front/backhaul services and enable scalable and manageable networks without a highly complex interface structure and multiple overlaid protocols.In this thesis, the mm-wave RoF communication systems are theoretically studied and experimentally demonstrated to investigate the system impairments. The work presented in this thesis is focused on optical noise represented by phase and intensity noise induced by optical source and chromatic dispersion introduced by optical fiber. The optical noise is analyzed and measured for different optical generation techniques. Two different down-conversion stages, mixer and envelope detector, are applied for signal processing and to decorrelate phase and intensity noise. We would like to highlight that this study and the model can be applicable toany kind of optical heterodyne generation system and any frequency range. The correlation among optical modes in optical frequency comb is examined to show the impact of chromatic dispersion. This thesis also exhibits the mm-wave power distribution over fiber span and how the chromatic dispersion effect on the RoF network is modified by varying dispersion parameters. Then, this thesis demonstrates how the optical phase decorrelation induced by chromatic dispersion results in mode partition noise at mm-wave RoF communication networks.When transmitting some types of data over the system, the results demonstrate the impact of optical noise and chromatic dispersion on the signal quality. The simulation results are presented and are in very good agreement with experimental results. The error vector magnitudethrough online process shows the impact of the system impairments on the system performance. The data rate and system evolution are compliance with communication standards at mm-wave.

Un contenu visuel flou peut-il être efficace pour traiter de l’information émotionnelle ? Récemment, les travaux psychologiques en traitement émotionnel de l’information visuelle font état d’un lien particulier avec l’information de basses fréquences spatiales (BFS), grossière et floue mais rapide, qui permettrait la transmission très rapide de signaux au système émotionnel par rapport à une information de hautes fréquences spatiales (HFS) plus complexe et détaillée. En outre, l’information BFS serait primordiale dans la détection d’un danger potentiel de l’environnement et par conséquent envers des émotions à valence négative. Ces deux types d’informations visuelles emprunteraient des voies neuronales différentes conduisant à une segmentation de cette information visuelle dans le cerveau. Au niveau psychopathologique, des troubles neurologiques comme la maladie de Gilles de la Tourette ou encore la dépression majeure résistante sont connues pour entraîner un déficit des interactions sociales pour lesquelles les traitements émotionnels sont indispensables. Les dysfonctionnements neurologiques et psychobiologiques accompagnant ces troubles impliquent des structures spécifiques et localisées en périphéries ou enfouies dans le cerveau liées à la dichotomie fonctionnelle de l’information visuelle. Un des moyens simples pour appréhender ces traitements est la catégorisation des visages émotionnels. Cette recherche a examiné au niveau théorique et appliqué dans quelle mesure l’information visuelle autrement appelée la résolution en fréquences spatiales (FS) jouerait un rôle dans la catégorisation des expressions faciales émotionnelles (EFEs). Ainsi tant au niveau de la détection visuelle de danger qu’au niveau de l’identification des EFEs dans la maladie Gilles de la Tourette et dans la dépression majeure résistante, nous avons étudié les réponses comportementales dans les premières étapes de décryptage de l’information visuelle convoyant des indices émotionnels. Une comparaison avec une population contrôle a permis de cerner plus précisément les effets d’un filtrage en FS dans les processus de catégorisation avec la prédiction d’un bénéfice à traiter des contenus flous (BFS) par rapport à des contenus détaillés (HFS) pour des EFEs problématiques à classer en fonction de la pathologie. Nos résultats ont suggéré une meilleure identification de certaines EFEs filtrées en BFS par rapport à celles filtrées en HFS ou résolues. Nos données empiriques ont été discutées dans la perspective d’une segmentation de l’information visuelle dans le cerveau sollicitant des circuits neuronaux spécifiques favorisant l’accès de l’information visuelle aux centres émotionnels. En regard des structures cérébrales impliquées et des activités neuronales connus dans les troubles étudiées, l’activité dopaminergique des neurones sollicités pourraient expliquées en partie nos données factuelles. / What can be the efficiency of coarse scales in emotional information processing? Recently, psychological findings about emotional processing of visual information reported a particular link with low spatial frequencies (LSF), coarse and blurred but rapid, which might offer a very fast signal to emotional system compared to high spatial frequencies (HSF) more intricate and detailed. Plus, LSF information might be essential in danger detection and consequently in negative emotions classification. These two types of visual information would take different neural pathways driving to visual information segmentation in the brain. In psychopathological view, neurological disorders as Tourette syndrome or treatment-resistant depression are well known to produce social interaction troubles in which emotions are obligatory. Neurological and psychobiological dysfunctions belonging to these diseases implicate specific neural structures located at peripheral or inside the brain that are bind to functional dichotomy of visual information. One of the simplest ways to examine that processing is the categorization of emotion faces. This research has investigated according to theoretical and practical aspects the extent to which visual information or spatial frequency scaling (SF) might be implicated in categorization of emotional facial expressions (EFE). Thus, both in danger detection and EFE classification, among Tourette syndrome and treatment-resistant depression, we have studied behavioural responses during the first steps of visual information interpretation providing emotional cues. A comparison with healthy control population has given more precise effects of FS filtering in categorization processing with the hypothesis of a benefice to process coarse scales (LSF) compared to detailed signals (HSF) for the identification of difficult EFE in respect with the disorder. Our results have suggested a best identification of specific EFE filtered in LFS compared to HSF or intact images called broad spatial frequencies (BSF). Our empirical findings were argued in the perspective of visual information segmentation in the brain requesting specific neuronal circuits favouring visual information access to emotional complex. Given implicated brain areas and neuronal activities regarding studied disorders, dopaminergic innervation might explain our factual data.

L’affectation de fr´equences (AFP) consiste `a attribuer des fr´equences radio aux liens de communications d’un r´eseauen respectant un spectre de fr´equences donn´e et des contraintes d’interf´erence ´electromagn´etique sur les liens. Vu lalimitation des ressources spectrales pour chaque application, les ressources en fr´equences sont souvent insuffisantespour d´eployer un r´eseau sans interf´erence. Dans ce cas, le r´eseau est surcontraint et le probl`eme est irr´ealisable.R´esoudre le probl`eme consiste alors `a identifier les zones surcontraintes pour en revoir la conception.Le travail que nous pr´esentons concerne la recherche d’une de ces zones surcontraintes avec une approche algo-rithmique bas´ee sur la mod´elisation du probl`eme par un CSP. Le probl`eme de l’affectation de fr´equences doit doncˆetre mod´elis´e comme un probl`eme de satisfaction de contraintes (CSP) qui est repr´esent´e par un tripl´e : un ensemblede variables (les liens radio), un ensemble de contraintes (les interf´erences ´electromagn´etiques), et un ensemble dedomaines (les fr´equences admises).Sous forme de CSP, une zone perturb´ee peut ˆetre consid´er´ee comme un sous-ensemble irr´ealisable irr´eductible duprobl`eme (IIS pour Irreductible Infeasible Subset). Un IIS est un sous probl`eme de taille minimale qui est irr´ealisable,c’est-`a-dire que tous les sous-ensembles d’un IIS sont r´ealisables. L’identification d’un IIS dans un CSP se rapporte `a deux r´esultats g´en´eraux int´eressants. Premi`erement, en localisant un IIS on peut plus facilement prouver l’irr´ealisabilit´ed’un probl`eme donn´e car l’irr´ealisabilit´e d’un IIS, qui est suppos´e ˆetre petit par rapport au probl`eme complet, est plusrapidement calculable que sur le probl`eme entier. Deuxi`emement, on peut localiser la raison de l’irr´ealisabilit´e; dansce cas, sur un probl`eme r´eel, le d´ecideur peut proposer des solutions pour relˆacher des contraintes de l’IIS, et peut-ˆetre aboutir `a une solution r´ealisable pour son probl`eme. La recherche d’IIS consiste donc `a r´esoudre un probl`emefondamental qui fait partie des outils de prise de d´ecision.Ce travail propose des algorithmes pour identifier un IIS dans un CSP incoh´erent. Ces algorithmes ont ´et´e test´essur des instances connues du probl`eme de l’affectation des fr´equences et du probl`eme de k-coloration de graphe. Lesr´esultats ont montr´es d’une grande am´elioration sur des instances du probl`eme de l’affectation des fr´equences parrapport aux m´ethodes connues. / The frequency assignment (FAP) consists in assigning the frequency on the radio links of a network which satisfiesthe electromagnetic interference among the links. Given the limited spectrum resources for each application, the fre-quency resources are often insufficient to deploy a wireless network without interference. In this case, the network isover-contrained and the problem is infeasible. Our objective is to identify an area with heavy interference.The work presented here concerns the detection for one of these areas with an algorithmic approach based onmodeling the problem by CSP. The problem of frequency assignment can be modeled as a constraint satisfactionproblem (CSP) which is represented by a triple: a set of variables (radio links), a set of constraints (electromagneticinterference) and a set of available frequencies.The interfered area in CSP can be considered a subset of irreducible feasible subset (IIS). An IIS is a infeasiblesubproblem with irreducible size, that is to say that all subsets of an IIS are feasible. The identification of an IIS ina CSP refers to two general interests. First, locating an IIS can easily prove the infeasibility of the problem. Becausethe size of IIS is assumed to be smaller compared to the entire problem, its infeasibility is relatively easier to prove.Second, we can locate the reason of infeasibility, in this case, the decision maker can provide the solutions to relax theconstraints inside IIS, which perhaps leads to a feasible solution to the problem.This work proposes algorithms to identify an IIS in the over-constrained CSP. These algorithms have tested on the well known benchmarks of the FAP and of the problem of graph k-coloring. The results show a significant improve-ment on instances of FAP compared to known methods.

Ce mémoire présente une étudie théorique des propriétés dynamiques et quantiques d'un oscillateur paramétrique optique dégénéré de type I que est pompé de manière synchrone par un laser verrouillé en phase (SPOPO). Récemment, des SPOPO ont été exploité pour générer des impulsions optique de très bref durée et leurs propriétés temporelles ont été étudiées théoriquement. Ayant un très grand nombre de degrés de liberté, le champ sortant d'un SPOPO doit être caractérisé au moyen d'une analyse quantique multimodale. Par conséquent, nous développons d'abord un modèle multi-mode de ce système en déduisant des équations quantiques pour les opérateurs de champ intra-cavité. Ensuite, nous étudions les solutions stationnaires pour les champs générés. Celles-ci sont solution d'une équation aux valeurs propres dont le spectre donne des informations sur le nombre de modes « utiles » qui peuvent être extraits et qui condensent toutes les propriétés dynamiques et quantiques du champ intra-cavité et que nous appelons « super-modes ».En fait, nous montrons que non seulement le super-mode de seuil le plus bas a (idéalement) des fluctuations parfaitement comprimées au seuil, mais aussi tout les autres super-modes, dont les seuils sont suffisamment proches du première, ont un caractère non-classique important. Cette propriété démontre clairement le fait qu'un SPOPO est un système fortement multi-mode. La dernière partie est consacrée à l'étude du champ de sortie sous le point de vue de la génération d'états intriqué multi-modes et à l'optimisation de ces états au moyen de configurations expérimentales spécifiques.

Cette thèse comporte trois parties. Dans la première partie, un problème d'allocation de fréquences, proposé par Alcatel, est modélisé en termes de coloration de graphes : un graphe est k-improprement l-colorable<br />s'il est possible, étant données l couleurs, d'attribuer une couleur à chacun de ses sommets de sorte que chaque sommet ait au plus k voisins de la même couleur que lui.<br />Différentes problématiques sont ensuite étudiées :<br />la coloration impropre (et la choisissabilité impropre) des<br />graphes de densité bornée (englobant le cas des graphes de genre borné et de maille donnée), celles des graphes d'intersection de disques unitaires (y compris<br />pour des instances aléatoires, et pour des ensembles de points infinis), ainsi que la coloration impropre pondérée des sous-graphes du réseau triangulaire.<br /><br />La deuxième partie regroupe différents problèmes de colorations de graphes, plus ou moins reliés au problème d'allocation de fréquences, pour lesquels nous avons obtenus de nouveaux résultats. Il s'agit de la coloration 3-faciale des graphes planaires, de la choisissabilité circulaire et de diverses généralisations de l'arête-coloration des graphes cubiques, en particulier par des éléments de groupes abéliens, et des triplets de Steiner.<br /><br />Dans la troisième partie, nous nous intéressons à un problème de reroutage de requêtes, sans perte de service, dans les réseaux WDM. Dans un premier temps, un nouvel invariant des graphes est introduit afin de modéliser cette question.<br />Comme il s'avère que ce paramètre est proche de celui, bien connu, de largeur arborescente linéaire (pathwidth), ce dernier nous a également intéressé et nous avons<br />obtenu de nouveaux résultats concernant la relation entre la largeur arborescente lineaire d'un graphe planaire extérieur 2-connexe et celle de son dual.

Le mélange de deux faisceaux laser sur un photo-détecteur permet de générer un signal radiofréquence jusqu'au THz. Par corrélation des deux sources optiques, le signal obtenu peut acquérir la pureté spectrale requise pour les réseaux de communications radio sur fibre. Notre travail porte sur la méthode de corrélation par accrochage optique sur un peigne de fréquences. L'injection optique permet de transférer le bruit de phase d'un laser maître, pris comme référence, à un laser esclave. En utilisant deux harmoniques d'un laser modulé en fréquence comme sources distinctes d'injection, les bruits de phase des deux lasers esclaves sont corrélés et la différence de fréquences est multiple de la fréquence primaire. Nous avons réalisé une étude théorique générale de l'injection dans les lasers semi-conducteur à cavité complexe, en particulier les lasers DFB, en mettant notamment en évidence l'asymétrie géométrique du bruit. Nous avons relié théoriquement le degré de corrélation entre les deux lasers aux paramètres d'injection et au bruit de phase. L'expression a été confirmée par des mesures sur le contraste de franges d'interférences et le spectre du photo-courant hétérodyne. Ces battements temporels ont été mis en regard avec l'optique de Fourier et le speckle. Nous avons étudié la pureté spectrale du battement et établi les limites fondamentales de cette technique en fonction de la qualité de l'oscillateur primaire, des propriétés spectrales des lasers, des paramètres d'injection et de transport sur fibre. Les mesures de bruit de phase sur le signal généré expérimentalement, pour différentes conditions d'injection, sont en très bon accord avec les expressions analytiques.