Les propriétés optiques non linéaires du second ordre ont été étudiées dans des matériaux vitreux à base de chalcogénures, dans le but de développer de nouveaux matériaux pour l'intégration dans des systèmes optiques. Un phénomène de génération de second harmonique a été observé dans des verres des systèmes Ge-In-S-CsI et Ge-(Ga,Sb)-S après un traitement de polarisation thermique. La rupture de l'anisotropie des verres, conduisant à une susceptibilité non linéaire d'ordre deux supérieure à 8 pm/V, a été mise en évidence à l'aide de la technique des franges de Maker.<br />Parallèlement, de nouveaux matériaux infrarouges ont été développés. Des vitrocéramiques transparentes dans le domaine infrarouge ont été synthétisées. Elles présentent une non linéarité d'ordre deux permanente, induite par la présence de micro-particules non-centrosymétriques dispersées aléatoirement dans la matrice vitreuse.

Le développement croissant des réseaux de télécommunication de fibre optiques nécessite la mise au point de systèmes optiques intégrés (amplificateurs, switch optique, WDM, DWDM, ...). La découverte de génération de second harmonique dans les verres ouvre de nouvelles perspectives d'application dans le domaine des télécoms. C'est dans ce contexte que nous avons débuté cette thèse par la recherche de nouveaux systèmes vitreux (Nb2O5 – P2O5 – CaO – B2O3 et TeO2 – PbO – P2O5), qui après un traitement de poling présentent une forte susceptibilité non linéaire d'ordre deux. L'étude a porté sur la synthèse, le traitement de poling et les caractérisations physico-chimiques (structurales et optiques) des verres. Une application aux couches minces a été entreprise.

Les techniques d'interférométrie microscopiques, basées sur le principe de l'interférence lumineuse, ont connu un développement considérable au cours des dernières années. On distingue deux familles de techniques : la microscopie à saut de phase (PSM) bien adaptée pour l'analyse de défauts peu profonds à l'échelle nanométrique et la microscopie à sonde de faible cohérence (CPM) pour permettre la mesure de reliefs beaucoup plus profonds. Le but de cette étude porte sur l'amélioration des performances du montage de l'interféromètre microscopique en termes de sa précision, de sa résolution, de son contrôle automatique et de son utilisation dans la caractérisation des couches minces et épaisses utilisées dans la microélectronique et dans l'optique. En particulier, de nouveaux algorithmes de contrôle, de traitement et d'analyse ont été conçus pour faciliter la caractérisation des couches, et pour corriger certaines erreurs dans les méthodes PSM et CPM. Pour mieux cerner les performances et les limites du système, nous avons effectué des études comparatives entre nos propres mesures en PSM et en CPM et les mesures faites avec d'autres techniques (stylet, AFM, MEB et microscopie confocale) à travers trois applications. Nous avons montré dans la première application que la PSM pourrait être utilisée pour l'étalonnage quantitatif du procédé de recuit laser des couches de Si-poly pour les écrans plats d'une manière souple, non-destructive et beaucoup plus rapide que les méthodes classiques. Dans la deuxième application, nous avons montré que l'utilisation de la CPM pourrait contribuer à un prototypage rapide des Éléments Optiques Diffractifs (EODs) en raison de sa rapidité, de sa précision et de sa capacité de profiler correctement des couches transparentes épaisses. Dans la troisième et dernière application, une nouvelle technique interférométrique non-destructive a été développée pour caractériser les interfaces enterrées sous une couche transparente.

Le travail, présenté dans ce manuscrit, a consisté en l'élaboration et l'optimisation d'un dispositif expérimental dédié à la mesure de la violation de la parité (VP) dans les molécules chirales en jet supersonique. Les molécules envisagées qui sont en cours de synthèse, ont la propriété d'être à l'état solide à 300 K. Afin de pouvoir les mettre en jet, nous avons construit un dispositif permettant de réaliser la mise en phase vapeur par chauffage et leur ensemencement dans un gaz porteur. De plus, nous avons utilisé une technique de détection par temps de vol, afin d'estimer la quantité de molécules ensemencées. Nous avons testé notre dispositif avec le méthyltrioxorhénium (MTO) dont des dérivés chiraux sont en cours de synthèse. Nous avons mis au point une procédure expérimentale afin de déterminer les caractéristiques spectrales et les paramètres moléculaires du MTO. Pour cela, nous avons mesuré le spectre d'absorption saturée en cellule à 300 K. Puis, nous avons réalisé la mise en jet du MTO dans de l'hélium par chauffage et obtenu de très bons résultats, puisqu'une fraction molaire de MTO de ~10% a été mesurée. Enfin, nous avons enregistré le spectre d'absorption linéaire du MTO en jet sur le dispositif expérimental dédié à la mesure de la VP, notamment grâce à l'utilisation d'une cellule multi-passages. L'analyse des données nous a permis d'obtenir une simulation du spectre théorique. Ces résultats sont très prometteurs en vue des expériences sur les molécules chirales.

On présente une étude expérimentale du contrôle de l'écoulement tourbillonnaire à l'extrados d'une aile delta de 60° de flèche et possédant un bord d'attaque arrondi. Dans une première partie, on analyse les effets des paramètres géométriques sur les propriétés de l'écoulement. La mesure des vitesses moyennes permet en outre de caractériser les propriétés de stabilité linéaire des tourbillons. La seconde partie concerne l'application d'un contrôle basé sur l'injection de jets dont la fréquence et le débit massique sont modulables. Quatre fentes rectangulaires sont disposées le long du bord d'attaque et alimentées par un système rotatif sous pression. Le soufflage pulsé est inefficace à contrôler les propriétés globales de l'écoulement. En revanche, le forçage continu déplace l'éclatement vers l'amont et permet d'augmenter les maxima de l'effort normal et du moment de tangage. De plus, le soufflage dissymétrique génère un moment de roulis conséquent autour de certaines incidences particulières.

La prise en compte et la correction des effets induits dans les images par les détecteurs du plan focal (CCD) a été identifié comme étant un point essentiel pour remplir les objectifs scientifiques de la collaboration LSST- Dark Energy Science Collaboration. Le groupe de travail SAWG a été crée, et des bancs optique ont été mis à contribution dans certains laboratoires de la collaboration (UC Davis, SLAC, BNL et LPNHE) afin d'adresser le problème. LSST fait partie d'une nouvelle catégorie de télescopes : les grands plans focaux. Depuis une dizaine d'années que ceux-ci sont équipés de CCD à haute résistivité, un certain nombre de nouveaux effets ont été identifiés. Une attention toute particulière est portée sur la compréhension des distorsions électrostatiques inhérentes aux propriétés du CCD qui ont un impact sur les mesures de science. Le travail de cette thèse est centré sur l'étude de l'effet brighter-fatter et des tree-rings. Il a été démontré qu'avec certains types d'illuminations, il était possible de caractériser ces effets avec précision. C'est dans le but de produire ces illuminations qu'un projecteur de franges a été développé sur le banc optique du LPNHE. Dans ce document sont ainsi présentés : une nouvelle méthode de caractérisation des tree- rings testée sur des simulations ; une nouvelle méthode de mesure de l'effet brighter-fatter basée sur la projection de profils de Ronchi ; une étude complète des différentes propriétés de l'effet brighter-fatter dans laquelle a été mis en place un modèle électrostatique simplifié. Enfin, l'efficacité d'une méthode de correction, dite de descrambling est évaluée. / The removal of the sensor signature in the science images has been identified by the LSST Dark Energy Science Collaboration as a mandatory path to fullfill its scientific goals. The SAWG working group has been put together to perform this task for the collaboration. It has access to optical benches in some of the laboratories of the collaboration (UC Davis, SLAC, BNL and LPNHE) for this purpose. LSST belongs to a new category of telescopes equiped with large focal planes. For the decade that they have been equipped with thick, high resistivity Charge Coupled Devices (CCD), new effects have been identified. A particular attention is given to the understanding of the electrostatic distortions that are inherent to the CCD properties. These electrostatic distortions have an impact on science measurements. My PhD work is centered on the study of the brighter-fatter effect and the tree-rings. It has been shown that with different kind of illuminations, it was possible to accurately characterize these effects. A fringe projector has been developed on the optical bench of the LPNHE in order to produce these particular illuminations. In this document, we present : a new method, tested on simulations, to characterize the tree-rings; a new method to measure the brighter-fatter effect based on the projection of Ronchi profiles; a complete study of the different properties of the brighter-fatter effect, where we developped a simplified electrostatic model. Finally, the efficiency of a correction method, called descrambling, is evaluated.

Le manuscrit présente une étude de la réponse non linéaire de films moléculaires chiraux. Ces recherches s'inscrivent dans le contexte général d'une meilleure compréhension de la brisure de symétrie dans les films moléculaires et l'apparition de la chiralité. Ces systèmes moléculaires laissent envisager des perspectives intéressantes notamment le développement d'une nouvelle technologie de guides optiques chiraux.Dans un premier temps, la description des systèmes moléculaires, la fabrication des films ainsi que la modélisation de la réponse non linéaire sont présentées. Dans une seconde partie, les études menées sur des monocouches moléculaires formées sur une interface liquide ont démontré la possibilité de suivre la transition entre une chiralité intrinsèque à la molécule vers une chiralité supramoléculaire induite par une compression mécanique de la monocouche. Il s'avère que ce processus est réversible si la compression du film n'est pas maintenue. Dans une troisième partie, l'analyse du signal optique non linéaire provenant de films solides minces a mis en avant la présence d'une structuration et d'une orientation particulière des molécules dans ce film / The manuscript presents a study of the nonlinear response of chiral molecular films. This research is within the general context of a better understanding of the symmetry breaking in molecular films and the emergence of chirality. These molecular systems presage interesting perspectives including the development of a new chiral optical guides technology.Initially, we describe molecular systems, films formation as well as the modeling of the nonlinear response. In the second part, studies of molecular monolayers formed on a liquid interface demonstrated the ability to monitor the transition between intrinsic chirality of molecule to a supramolecular chirality induced by mechanical compression of the monolayer. It turns out that this process is reversible if the films compression is not maintained. In the third part, the analysis of the nonlinear optical signal from thin solid films bring out the presence of a particular structure and orientation of molecules in the film

La génération de second harmonique induite par des traitements de polarisation dans des matériaux vitreux pourrait permettre le développement de nouveaux systèmes électro-optiques compatible avec les fibres optiques de silice. Dans ce contexte, cette thèse présente les résultats obtenus par polarisation thermique des verres ((1-x) 0.95 NaPO3 + 0.05Na2B4O7)+ x Nb2O5 (x ≤ 0.5). Une non linéarité optique d'ordre deux supérieure à 4pm/V a pu être induite à la fois dans le verre massif et le verre déposé sous forme de couche mince. L'analyse du verre avant et après polarisation et notamment de la structure locale du réseau vitreux permet une meilleure approche des processus mis en jeu lors du traitement dans des verres à aussi forte concentration en sodium et donc aussi conducteurs.

Les atomes neutres sont de bons candidats pour la réalisation de protocoles d'information quantique. Cette thèse présente des expériences effectuées dans cette perspective sur des atomes individuels de rubidium piégés dans des pinces optiques de taille microscopique. Ces pinces sont obtenues en focalisant un faisceau laser sur une taille inférieure à un micromètre. Nous montrons que l'on peut contrôler l'état de chaque atome individuellement en faisant des transitions Raman à deux photons entre deux niveaux hyperfins de l'état fondamental. Nous observons des oscillations de Rabi entre ces deux niveaux à des fréquences pouvant atteindre plusieurs mégaHertz. Nous étudions aussi la cohérence de ce système par des expériences de franges de Ramsey et d'écho de spin. Des temps de cohérence de plusieurs dizaines de millisecondes sont mesurés. De plus, dans le but de manipuler des atomes dans un registre quantique, nous démontrons le déplacement d'une pince optique contenant un atome et le transfert de celui-ci d'une pince dans une autre sans perte de cohérence ni chauffage. Finalement, en vue de réaliser l'intrication conditionnelle de deux atomes, nous étudions l'émission de photons par ces atomes piégés. Nous montrons que ces atomes sont des sources de photons uniques déclenchables efficaces et nous décrivons l'observation d'interférences à deux photons entre deux photons uniques émis par deux atomes voisins indépendants. Ces interférences quantiques prouvent l'indiscernabilité des photons émis par chaque atome.

Le paysage constitue à la fois un cadre de vie pour les populations humaines et un support du cycle de vie des espèces animales. Les modifications du paysage induites par les dynamiques d’occupation du sol se répercutent sur ces deux dimensions, l’une esthétique et l’autre écologique. Ces logiques étant généralement étudiées dans des champs disciplinaires différents, peu de recherches ont porté sur la manière dont elles s’articulent selon les modifications des structures paysagères.Ce travail cherche donc à modéliser de manière rétrospective la coévolution spatiale des fonctions esthétique et écologique du paysage à partir de métriques spatiales basées sur des données d’occupation du sol. Il se focalise sur les changements intervenus dans les franges urbaines de deux agglomérations françaises (Besançon et Paris) durant les 30 dernières années.La démarche adoptée a d’abord visé à modéliser, à partir des données d’occupation du sol, (1)les préférences paysagères d’un ensemble d’individus et (2) la connectivité écologique pour un ensemble d’espèces animales. En mobilisant de manière complémentaire des analyses statistiques multivariées et des analyses spatiales, le cœur du travail a ensuite consisté à étudier comment ces deux fonctions ont évolué de manière convergente ou divergente au cours du temps. Les résultats donnent de nouveaux éléments de compréhension des relations entre esthétique et écologie du paysage et amènent à s’interroger sur l’intérêt de la modélisation spatiale pour une gestion du paysage conciliant la préservation du cadre de vie des habitants et la conservation de la biodiversité. / Landscape is both a backdrop to the lives of human populations and a medium for the life cycle of animal species. Landscape changes induced by land-use and land-cover dynamics affect both these dimensions, the one aesthetic, and the other ecological. Because these rationales areusually studied within different disciplines, little research has been done into how the two clashor combine as and when landscape structures change. This work seeks therefore to model the spatial co-evolution of the aesthetic and ecological functions of landscape retrospectively usingspatial metrics based on land-cover data. It focuses on changes in the urban fringes of two French cities (Paris and Besançon) over the last 30 years. The approach attempts first to use land-cover data to model (1) the landscape preferences of a set of individuals and (2) the ecological connectivity of a set of animal species. Drawing on both multivariate statistical analysis and spatial analysis, the core of this work consists in investigating how the two functions have evolved in convergent or divergent ways over time. The results provide fresh insight into the relationship between landscape aesthetics and landscape ecology and raise questions about the value of spatial modelling for a landscape management approach that endeavours to reconcile the preservation of residents’ living environments and the conservationof biodiversity.