Cette thèse vise à développer des antennes large bande à double polarisation avec un filtre et un dispositif d’adaptation d’impédance et d’alimentation intégrés, que nous avons définies comme antennes versatiles intriquées. La largeur de la bande et la double polarisation permettent d’utiliser l’antenne avec différents standards et donc d’être versatile. D'autre part, le filtre pour rejeter les harmoniques supérieurs et le réseau d'adaptation sont des parties intégrantes de l'élément rayonnant et lui confèrent le caractère intriqué. La première étude porte sur la conception d'une antenne large bande à double polarisation avec un filtre intégré dans le dispositif d’alimentation. Le filtre permet de rejeter les harmoniques indésirables. La structure complète est compacte et de dimensions 0.9 λ0x0.9 λ0, λ0 étant la longueur d’onde en espace libre à la fréquence basse. Afin d’augmenter la compacité, nous présentons ensuite une antenne à suppression des harmoniques (HSA : Harmonic Suppressed Antenna) large bande à simple et à double polarisation. Ce travail explore les différentes techniques utilisées pour concevoir une HSA. Dans cette approche, l'élément rayonnant, le filtre qui permet de rejeter le rayonnement d’harmoniques hors bande et le réseau d'adaptation, qui sont traditionnellement des circuits séparés, sont intégrés dans une seule unité compacte. La taille totale de l'antenne est 0.53 λ0x0.53 λ0. Le dernier chapitre présente une des HSA développées associée à un conducteur magnétique artificiel non-uniforme. Cette structure permet l’obtention d’une antenne large bande de faible épaisseur et directive. / This thesis aims to develop wideband antennas interrelated with a filter, which we have defined as versatile intricate antennas. The antenna is versatile as it provides wide bandwidth (more than one octave) and has the capability to generate two orthogonal polarizations. On the other hand, the filter for harmonic rejection and the matching network are integrated parts of the radiating element and give it the intricate character.The first study is concentrated on designing a dual polarized antenna with a wide stop filter integrated to the feeding network. This filter enables to reject harmonics and unwanted response. The complete structure is compact with a size of 0.9 λ0x0.9 λ0, λ0 being the free space wavelength at the lowest frequency. In order to improve the compactness of the whole system and to cover more standards, we present a single and dual polarized wideband Harmonic Suppressed Antenna (HSA). This work explores the different techniques used to design a HAS. The proposed antenna is simple in structure but versatile in applications. In this approach, radiating element, filter for harmonic rejection and matching network, which are traditionally separated circuits, are incorporated into a single compact unit. The total size of the antenna is 0.53 λ0x0.53λ0. The final chapter aims to study the previous intricate antenna with a new wideband Artificial Magnetic Conductor (AMC) structure as reflector in order to obtain a low profile and directive antenna.

Dans le cadre de cette thèse on s'est intéressé à l'étude, par simulation, du fonctionnement des systèmes électriques en régime non-sinusoïdal, ainsi qu'aux effets de la pollution harmonique sur les éléments du système. Nous avons tout d'abord révisé les principaux paramètres du régime non-sinusoïdal (en proposant en complément les facteurs de distorsion intégratifs et dérivatifs) et la théorie de la puissance. Ensuite nous avons étudié la modélisation des principaux types de sources d'harmoniques, en adaptant des modèles existants ou en développant de nouveaux (pour les convertisseurs et les TCRs). Nous avons continué avec les éléments linéaires en choisissant parmi leurs modèles ceux appropriés à l'étude du régime non-sinusoïdal ou en proposant des modèles personnels, comme pour les transformateurs de puissance. On a toujours mis en évidence la caractéristique fréquentielle des paramètres des modèles. Après avoir évalué les principes potentiellement utilisables pour la modélisation du fonctionnement du système en régime non-sinusoïdal, nous avons choisi l'analyse harmonique itérative pour des études localisées, dont nous avons amélioré la convergence. Pour les études portant sur l'ensemble du système, nous avons développé un logiciel reposant sur la méthode dichotomique et la représentation hybride (temporelle et fréquentielle) des éléments non-linéaires. Les résultats des simulations réalisées dans le réseau IEEE 14 noeuds modifié, ont été utilisés dans l'analyse des interactions entre les sources harmoniques (principalement à l'aide de la puissance harmonique active totale). Dans la dernière partie, nous avons étudié les principaux types d'effets de la pollution harmonique et nous les avons détaillé pour différentes composantes du système.

Les semi-conducteurs nitrures d'éléments III type GaN, AlN sont des matériaux extrêmement intéressants pour la photonique intégrée sur silicium. Ils sont transparents sur une gamme très étendue et possèdent des susceptibilités non linéaires non nulles, ce qui rend possible les expériences non linéaires d'ordre deux et d'ordre trois. Dans ce contexte, cette thèse a été consacrée à l'étude de circuits photoniques avec des micro-résonateurs tels que les cristaux photoniques et les microdisques en matériau GaN/AlN épitaxiés sur Si. Le dessin des microcavités et des procédés de fabrication ont été optimisés afin d’obtenir un mode résonant dans le proche infrarouge avec un facteur de qualité jusqu'à 34000 pour les cristaux photoniques et 80000 pour les microdisques. J’ai étudié sur ces circuits photoniques les propriétés de conversion harmonique telles que la génération de seconde harmonique (SHG) et la génération de troisième harmonique (THG). En utilisant les propriétés de la THG, en combinant simplement un objectif optique et une caméra CCD, j'ai effectué l'imagerie des modes de cristaux photoniques du proche infrarouge avec une résolution spatiale sub-longueur d'onde (300 nm). J'ai également effectué l'imagerie de SHG sur des microdisques avec une excitation optique en résonance avec un mode de galerie pour le laser pompe. La dernière partie porte sur l'étude de la SHG en accord de phase entre les modes TM-0-0-X et TM-0-2-2X en variant le diamètre du disque avec un pas extrêmement faible (8 nm). Cela a été effectué pour des modes résonants de facteurs de qualité autour de 10000. Ces résultats montrent le potentiel des semi-conducteurs de III-nitrures pour la réalisation de circuits optiques sur silicium à deux dimensions. / Nitride semiconductors are extremely interesting for integrated photonics on silicon. They have a large transparent window and dispose of non zero nonlinear susceptibilities which enable second and third order nonlinear experiments. In this context, this thesis has been devoted to integrated photonic circuits with microresonators such as photonic crystals and microdisks. The microcavity design and the fabrication process have been optimized in order to obtain a near infrared resonant mode with a quality factor up to 34000 for photonic crystals and 80000 for microdisks. I carried out harmonic conversion experiments such as second harmonic generation (SHG) and third harmonic generation (THG). With THG, by combining simply an optical objective and a CCD camera, I carried out near infrared photonic crystal modes imaging with a subwavelength spatial resolution (300 nm). I also did SHG imaging on microdisks with an optical excitation in resonance with the gallery mode for the pump laser. The last part of the work is dedicated to the demonstration of phase-matched SHG in microdisk photonic circuits between the TM-0-0-X and TM-0-2-2X modes by varying the microdisk diameter with a very small step (8 nm). These experiments have been done for resonant modes with quality factors around 10000.These demonstrations show the potential of III-nitride semiconductors for the realization of two dimensional optical circuits on silicon.

Les verres se placent actuellement parmi les candidats potentiels pour des applications en optoélectronique (transport de l' information par fibres optiques, commutation...). Dans la perspective du développement de tels matériaux, cette thèse analyse l'origine du fort effet Kerr optique des verres a base d'oxyde de tellure TeO2. Des calculs ab initio ont permis d'établir des corrélations entre la structure locale des entités polarisables TeOn et leur activité optique. En outre, le phénomène de génération de seconde harmonique dans les verres a été appréhendé dans le cas particulier de la silice.

La compression de tous les types de signaux audio (parole et audio) constitue un vaste domaine de recherche, car il tente de répondre à de nombreuses et différentes demandes provenant de l’industrie. Actuellement, l’industrie de la téléphonie mobile possède de nombreuses requêtes au niveau de la compression de signaux audio à faible débit (sous les 32 kbit/s). Dans cette plage de débit, deux modèles sont nécessaires pour compresser tous les types de signaux audio : les codecs temporels s’utilisent pour la compression des signaux de parole et les codecs fréquentiels (par transformée) plus généraux s’utilisent pour la compression des signaux audio tels que la musique. Les téléphones intelligents et les tablettes numériques représentent des exemples d’appareils qui doivent intégrer deux codecs différents. Idéalement, ces appareils devraient intégrer un codec unique qui compresse tous les types de signaux audio. Cependant, l’unique moyen actuel d’obtenir un «codec universel» consiste en un «codec hybride universel». Les codecs hybrides universels intègrent au moins deux modèles de codage et un classificateur, qui sélectionne le modèle à exécuter selon le signal à traiter. Ces codecs ne représentent donc pas véritablement des codecs unifiés. De plus, avec l’utilisation d’un classificateur, les codecs hybrides introduisent également la possibilité d’erreurs de classification durant l’analyse. Ces codecs hybrides ont également tendance à être plus complexes puisqu’ils doivent gérer les différents modèles de codage. Après plus de trente ans de recherche, il existe toujours une distinction entre les approches utilisées pour la compression des signaux de parole et celles utilisées pour les signaux audio. Les codecs temporels se basent sur un modèle de production de la parole tandis que les codecs fréquentiels utilisent un modèle de perception auditive pour les signaux audio. Cette thèse propose des contributions dans l’élaboration d’un modèle de codage audio universel et véritablement unifié. Ces contributions se présentent dans cette thèse par un modèle d’analyse-synthèse de type harmonique-plus-bruit pour les signaux de parole qui fonctionne entièrement dans le domaine fréquentiel. Cette thèse démontre qu’il est possible d’obtenir un signal de parole de qualité perceptuelle transparente sans nécessairement suivre l’évolution de la forme d’onde du signal original. De plus, cette thèse propose également une version quantifiée du modèle d’analyse-synthèse et démontre qu’il est possible d’obtenir un signal de synthèse de bonne qualité pour des débits autour de 24 kbit/s et de 30 kbit/s. Lors des tests subjectifs MOS, le modèle se situe dans la même catégorie de qualité que la norme G.722.2 (AMR-WB) de l’institut UIT pour un débit autour de 24 kbit/s. Le modèle possède l’avantage de fonctionner entièrement dans le domaine fréquentiel et démontre ainsi les possibilités d’un codec réellement universel puisque traditionnellement le domaine des fréquences était réservé aux signaux audio autres que les signaux de parole.

Le contrôle de bruit est un domaine de recherche très fertile. Que ce soit pour du contrôle actif ou passif, de nombreuses recherches sont menées pour améliorer les méthodes existantes ou pour trouver de nouveaux procédés. Ainsi, dans le domaine du contrôle actif, de nouveaux moyens de production d’anti-bruit sont développés en vue de les substituer aux duos amplificateur/haut-parleur fragiles, gourmands en énergie et encombrants. Le sujet abordé ici est la conception et la réalisation d’un prototype capable de générer de forts niveaux de bruit à partir d’une source d’écoulement d’air à fort débit. Le prototype servira ensuite de source pour le contrôle actif du bruit d’un ventilateur. Pour atteindre ces performances, un design simple a été développé : l’obstruction périodique de l’écoulement d’air comprimé génère une source acoustique harmonique à la fréquence d’obstruction de l’écoulement. Le contrôle de la vitesse de l’obstruction gère la fréquence et la phase de l’anti-bruit émis. Le dispositif conçu dans ce projet permet de générer un bruit tonal réglé en phase et en fréquence sur une référence, pour une pression acoustique de 110 dB à 1 m.

Si G est un groupe de Lie connexe, l'anneau de représentations de Kasparov, KK^G(C,C) contient un élément particulièrement important---l'élément gamma---qui établit un lien entre l'anneau de représentations de Kasparov de G et l'anneau de représentations de son sous-groupe compacte maximal K. Dans les preuves de la conjecture de Baum-Connes avec coefficients pour les groupes G=SO(n,1) [Kasparov] et G=SU(n,1) [Julg-Kasparov], une partie fondamentale est la construction explicite de l'élément gamma comme élément de la K-homologie G-équivariante pour l'espace G/B, où B est le sous-groupe de Borel de G. Dans cette thèse, nous décrirons des constructions analytique qui peuvent être utiles pour telle construction de gamma pour le groupe de Lie de rang deux G=SL(3,C). L'inspiration est le complexe de Bernstein-Gel'fand-Gel'fand---un complexe différentiel naturel de fibrés homogènes sur G/B. Les raisons de considérer ce complexe sont expliquées en détails. Pour G=SL(3,C), l'espace G/B admet deux fibrations canoniques, qui réapparaît souvent dans l'analyse suivante. La géométrie locale de G/B se comporte comme la géométrie du groupe de Heisenberg en dimension trois, noté H. Donc, nous étudions l'algèbre d'opérateurs différentiels sur H. Nous définissons une famille à deux paramètres d'espaces de Sobolev H^(m,n)(H), en utilisant les deux fibrations de G/B. Nous introduisons les opérateurs laplaciens longitudinaux $\Delta_X$ et $\Delta_Y$. Nous montrons que ces opérateurs satisfont une condition d'ellipticité longitudinal par rapport aux espaces H^(m,n)(H) pour quelques valeurs (m,n), mais par contre nous donnons un contre-exemple à cette propriété pour un autre choix de (m,n). Ce contre-exemple est un obstacle de taille pour une approche pseudodifférentielle à l'element gamma de SL(3,C). Au lieu de cela, nous considérons l'analyse harmonique du sous-groupe compacte K=SU(3). En utilisant la théorie spectrale des opérateurs laplaciens longitudinaux K-invariants sur G/B, nous construisons une C*-catégorie $\mathcal{A}$ et des idéaux $\mathcal{K}_X$ et $\mathcal{K}_Y$ liés aux fibrations canoniques. Nous expliquons pourquoi celles-là sont les structures prometteuses pour la construction de l'élément gamma.

.

Les produits de contraste ultrasonore ont considérablement fait évoluer la pratique de l’imagerie échographique. Composés de microbulles de gaz, capables de circuler dans le sang, ils ont facilité la visualisation de la perfusion tissulaire et le diagnostic de tumeurs cancéreuses. L’efficacité d’un agent de contraste se définit par sa capacité à rehausser le signal ultrasonore. La lecture de ce signal a nécessité la mise en place de séquences d’imagerie spécifiques, lesquelles exploitent les composantes non linéaires émises par les microbulles, et plus particulièrement le second harmonique. Néanmoins, l’exploitation du second harmonique pâtit de la propagation non linéaire des ultrasons dans les tissus, réduisant ainsi la discrimination entre les tissus et les zones pathologiques. Depuis quelques années, différents groupes de recherche tentent d’isoler d’autres harmoniques. La composante sous-harmonique apparaît comme une alternative intéressante et offrent de nombreux avantages : parmi ceux-ci, notons tout particulièrement la moindre atténuation du signal et l’absence de génération de composantes sous-harmoniques par propagation non linéaire. / No summary available.

Lorsqu'on focalise une impulsion laser femtoseconde ultraintense à très haut contraste sur une cible solide, le champ laser au foyer est suffisamment important pour ioniser la surface durant le front montant de l'impulsion et former un plasma. Au sein de ce plasma s'établit un gradient de densité résultant de l'expansion hydrodynamique du plasma. Ce plasma très dense, réfléchit le faisceau laser incident dans la direction spéculaire: on parle alors de miroir plasma. Comme l'interaction entre le laser et le miroir plasma est fortement non-linéaire, cela conduit à la génération d'harmoniques d'ordre élevé dans le faisceau réfléchi. Dans le domaine temporel, ce spectre d'harmonique est associé à un train d'impulsions attosecondes. Les objectifs de ma thèse étaient de contrôler expérimentalement cette génération d'harmoniques et d'en mesurer toutes les propriétés. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps, à l'optimisation du signal harmonique, puis à la caractérisation spatiale en champ lointain du faisceau harmonique (divergence des harmoniques).Si la caractérisation et le contrôle de ces propriétés sont des points importants pour le développement de la source, ces résultats permettent également une meilleure compréhension de l'interaction laser-plasma à ultra-haute intensité. Ils nous ont notamment permis d'obtenir des informations cruciales sur les dynamiques électronique et ionique du plasma, démontrant ainsi qu'il est possible d'utiliser les harmoniques comme un diagnostic de l'interaction laser-plasma.Nous introduisons également une méthode complètement optique permettant de structurer un plasma in-situ. En tirant partie des propriétés de l'expansion d'un plasma, nous avons pu créer in-situ des réseaux plasmas transitoires, que nous avons ensuite exploités pour réaliser les premières mesures ptychographiques à des intensités de 10^19W/cm^2, permettant de mesurer entièrement, pour la première fois, les propriétés spatiales des harmoniques (taille de source et phase) dans le plan de leur génération. / When an ultra intense femtosecond laser with high contrast is focused on a solid target, the laser field at focus is sufficient enough to completely ionize the target surface during the rising edge of the laser pulse and form a plasma. This dense plasma entirely reflects the incident beam in the specular direction: this is a so-called plasma mirror. As the interaction between the laser and the plasma mirror is highly non-linear, it thus leads to the high harmonic generation (HHG) in the reflected beam. In the temporal domain, this harmonic spectrum is associated to a train of attosecond pulses.The aim of my PhD were to experimentally control this HHG and to measure the properties of the harmonics. We first studied the optimization of the harmonic signal, and then the spatial characterization of the harmonic beam in the far-field (harmonic divergence). These characterizations are not only important to develop an intense XUV/attosecond light source, but also to get a better understanding of the laser-matter interaction at very high intensity. We have thus been able to get crucial information of the electrons and ions dynamics of the plasma, showing that the harmonics can also be used as a diagnostic of the laser-plasma interaction.We then developed a new general approach for optically-controlled spatial structuring of overdense plasmas generated at the surface of initially plain solid targets. We demonstrate it experimentally by creating sinusoidal plasma gratings of adjustable spatial periodicity and depth, and study the interaction of these transient structures with an ultraintense laser pulse to establish their usability atrelativistically high intensities. We then show how these gratings can be used as a `spatial ruler' to determine the source size of the high-order harmonic beams roduced at the surface of an overdense plasma. These results open new directions both for the metrology of laser-plasma interactions and the emerging field of ultrahigh intensity plasmonics.