Diss.--Philosophie--Santa Barbara, Calif.--Univ., 1997. / Bibliogr. p. 339-345.

L'importance du traitement du signal et la transmission favorise de nouvelles applications pour les matériaux optiques non linéaires, tels que des convertisseurs de fréquence. Les cristaux sont des matériaux pour ces applications bien connues en raison de leur comportement non linéaire optique forte. Cependant, ils sont coûteux à fabriquer et dépendent fortement de l'orientation cristalline. Les verres sont des candidats possibles à cause de leurs propriétés optiques et la facilité de fabrication, mais ils ne possèdent pas de second ordre non-linéarité en raison de leur structure centrosymétrique. Cependant, un matériau composite vitrocéramique avec des cristaux ferro-électriques noyées dans une matrice de verre peut combiner les propriétés de cristaux non linéaires avec la facilité de fabrication de lunettes.Germanotellurite verre et la céramique, verre dopés avec différentes quantités d'oxyde d'argent, dans la (100-x) (70TeO2 - 10GeO2 - 10Nb2O5 - 10 - K2O) xAg2O système (x = 0 à 6% en mole), a été étudiée. L'étude se compose de l'élaboration et la caractérisation d'une céramique de verre qui peuvent répondre aux exigences de matériaux optiques non linéaires, avec une grande transparence et une activité non linéaire intense. Les caractéristiques des verres et de la céramique de verre ont été déterminées par analyse thermique, diffraction des rayons X, la microscopie électronique, UV-Vis et spectroscopie Raman. Cristallisation en vrac a été observé pour les verres d'argent dopé avec une phase cristalline unique (Ag, K) [Nb1 / 3Te2 / 3] 2O4.8, qui présente une activité seconde génération harmonique (SHG). Un seul traitement thermique a abouti transparence supérieure à un traitement thermique en 2 étapes avec un premier chauffage à la température de nucléation et un second traitement pour la croissance cristalline. Pour les modes de transmission et XRD UV-Vis similaires, les échantillons de chaleur 1-étape traités ont montré une réponse SHG deux ordres supérieur à la 2-étape.Cette différence d'intensité provient de la taille des domaines à l'intérieur des deux céramiques de verre. Le traitement thermique une étape a été trouvé, de promouvoir micron de taille domaines cristallisés, alors que le traitement thermique en deux étapes a abouti à des tailles de sous-domaine de longueurs d'onde. La réponse macroscopique SHG global a été trouvé pour présenter le comportement dipolaire typique. Ce dipôle nature vient de chaque domaine agissant comme SHG émetteur. Une caractérisation basée sur une technique de micro-Raman / micro-SHG corrélative, qui peut fournir à la fois des informations structurelles et les réponses de SHG locales dans les mêmes régions sub-micron, a été réalisée, ce qui indique que l'organisation de cristallites dans les domaines rend leur réponse SHG indépendante de polarisation de la lumière. Un modèle structural a été proposé pour expliquer la propriété dipolaire général et l'indépendance de la polarisation de la lumière. / The importance of signal processing and transmission promotes new applications for nonlinear optical materials, such as frequency converters. Crystals are well known materials for these applications because of their strong optical nonlinear behaviour. However, they are costly to manufacture and are strongly dependant on crystal orientation. Glasses are possible candidates because of their optical properties and ease of fabrication but they possess no second-order nonlinearity due to their centrosymmetric structure. However, a glass-ceramic composite with ferroelectric crystals embedded in a glass matrix can combine the nonlinear properties of crystals with the easiness of fabrication of glasses.Germanotellurite glass and glass ceramics, doped with different amounts of silver oxide, in the (100-x)(70TeO2 – 10GeO2 – 10Nb2O5 – 10 K2O) – xAg2O (x=0-6 mol%) system, has been studied. The study consists of elaboration and characterization of a glass ceramic that can fulfil the requirements of nonlinear optical materials, with high transparency and intense nonlinear activity. The characteristics of the glasses and glass ceramics were determined by thermal analysis, X-ray diffraction, electron microscopy, UV-Vis and Raman spectroscopies. Bulk crystallization has been observed for the silver-doped glasses with a unique crystal phase, (Ag,K)[Nb1/3Te2/3]2O4.8, which presents second harmonic generation (SHG) activity. A single heat treatment yielded higher transparency than a 2-step heat treatment with a first heating at the nucleation temperature and a second treatment for crystal growth. For similar UV-Vis transmission and XRD patterns, the 1-step heat treated samples showed a two order higher SHG response than the 2-step one.This intensity difference comes from the size of domains within the two glass ceramics. The 1-step heat treatment was found to promote micron sized crystallized domains, while the two step heat treatment yielded sub-wavelength domain sizes. The global SHG macroscopic response was found to present typical dipolar behaviour. This dipole nature comes from each domain acting as SHG emitter. A characterization based on a correlative micro-Raman/micro-SHG technique, which can provide both structural information and local SHG responses within the same sub-micron areas, was performed, indicating that the organization of crystallites inside the domains makes their SHG response independent of light polarization. A structural model has been proposed to explain the general dipolar property and the light polarization independence.

L'objet de cette thèse est l'étude de la régularité des solutions d'énergie infinie d'une équation de transport non locale. Plus précisément, nous nous sommes intéressés à deux équations de transport dont la vitesse est donnée par un opérateur non local. La première équation est l'équation dissipative surface quasi-géostrophique (SQG) et la seconde est un modèle 1D qui peut être vu comme la version 1D de l'équation quasi-géostrophique non écrite sous forme divergence. Une autre motivation du modèle 1D est le lien qu'a cette équation avec l'équation de Birkoff-Rott modélisant l'évolution d'une poche de tourbillon. Ces deux équations ont été introduites par Constantin, Majda et Tabak pour (SQG) et par Constantin, Lax, Majda pour le modèle 1D dans le but de mieux comprendre l'étude de la régularité des solutions de l'équation d'Euler tridimensionnelle écrite en terme de la vorticité. Dans une première partie, nous nous sommes attachés à étudier l'équation quasi géostrophique (SQG) lorsque la donnée initiale est dans l'espace de Morrey-Campanato non homogène $L^{2}_{uloc}(mathbb{R}^2)$. Le manque de décroissance à l'infini du noyau de convolution de l'opérateur de Riesz ne permet pas de considérer le cas d'une donnée intiale $L^{2}_{uloc}(mathbb{R}^2)$. Cependant, en donnant plus de décroissance au noyau de l'opérateur de Riesz, ou de façon équivalente, en donnant plus d'oscillations à la donnée initiale nous rendons possible l'étude de l'équation dans des espaces de Morrey-Camapanato. Nous montrons alors un théorème d'existence globale dans le cas d'oscillations suffisamment grandes et local dans le cas de petites oscillations. Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés à l'étude de l'équation de transport 1D dont la vitesse est non locale. Contrairement à l'équation (SQG), l'approche Morrey-Campanato pour l'équation 1D ne marche pas aussi bien. Le caractère non locale de cette équation associé au fait qu'elle ne soit pas écrite sous forme divergence introduit de grandes difficultés. Cependant, l'étude dans les espaces à poids est possible et nous obtenons un résultat d'existence globale à condition de prendre un poids appartenant à la classe A_2 de Muckenhoupt. Enfin, nous terminons en montrant que la condition de positivité de la donnée initiale n'est pas nécessaire si l'on désire uniquement avoir un contrôle globale de solutions faibles dont l'énergie ne décroit pas. Comme cela a été remarqué dans l'article de Cordoba, Cordoba et Fontelos, la décroissance de l'énergie n'est valable que sous l'hypothèse de positivité de la donnée initiale. Ceci rejoint un résultat établi récemment par Hongjie Dong / In this thesis, we adress the study of weak infinite energy solutions for the critical dissipative quasi geostrophic (SQG) equation. We also study a 1D transport equation with non local velocity. More precisely, we consider the (SQG) equation equation with data in Morrey-Camapanto type spaces and the other equation in a weighted Lebesgue spaces. Both spaces generate infinite energy solutions. Regarding the 1D equation with non local velocity, the existence of weak Morrey solutions is not easy to obtain, this is due to the fact that the non linearity is not written in a divergence form. Nevertheless, we are able to adress the study this 1D equation in a weigted Lebesgue space and this also provides infinite energy solutions. In a first part, we show that for any initial data lying in a Morrey-Campanato space for large enough oscillations, we have global existence of weak solutions. The proof is based on the study of the truncated equation (on a ball of radius $R>0$ centered at the origin) associated with a truncated et regularized initial data (by making a convolution with a standard mollifer). We obtain emph{a priori} estimates that give rise to an energy inequality. Then, we treat the case of small oscillations, namely $0<s<1/4$. More precisely, we show that for all initial data lying in $Lambda^{s} (dot H^{s}_{uloc} (mathbb{R}^{2}))cap L^infty(mathbb{R}^{2})$ we have local existence of solutions.In a second part, we study a 1D model equation driven by a non local velocity. This equation have been considered by Cordoba, Cordoba and Fontelos in a paper where the authors show that for all positive initial data in $H^{2} (mathbb{R}^{2})$ we have global existence of weak solutions. We first make some remarks regarding the positivity condition of the initial data by showing that this condition is not necessary for keeping the global control but we actually lost the $L^2$ maximum principle and the $L^{2}$ decay at inifinity. In the second part of the chapter, we show a global existence result of weak solutions for all positive initial data belonging to the weighted Lebesgue spaces $L^{2}(w)$ where $w$ is a weight of the $mathcal{A}_{2}$ class of Muckenhoupt. The method we used may easily be extend to other active scalar equations such as the surface quasi geostrophic equation

L’objectif principal de cette thèse est divisée en deux parties. La première partie est consacrée à l’étude du problème, { −Δu + u = 0 dans Ω, ∂u/∂n + g(u) = μ sur ∂Ω, (0.1) où Ω est un ouvert régulier borné de ℝᴺ, g(·) est une fonction continue qui vérifie la condition du signe s · g(s) ≥ 0, dans certains modèles on ajoute l’hypothèse g(·) croissante, et finalement μ est une mesure bornée sur ∂Ω. Certains de nos résultats sont valables lorsque Ω := ℝᴺ+ . On commencera par montrer l’existence de solution de (0.1) lorsque μ est une fonction de L1(∂Ω), et cela sans ajouter une hypothèse supplémentaire sur g(·). Puis, on étudiera (0.1) lorsque μ est une mesure de Radon sur ∂Ω, dans ce contexte, le problème (0.1) pourra ne pas admettre une solution, et des conditions apparaissent sur g(·) et sur μ pour assurer l’existence d’une solution. On montrera l’existence de solutions lorsque, g(·) est une non-linéarité sous-critique en dimension N supérieure ou égale à trois, et lorsque g(·) satisfait l’hypothèse de singularité faible sur le bord en dimension N égale à deux (voir Chapitre 2 pour définitions). / The main aim of this thesis is divided into two parts. The first part is devoted to the study of the problem, { −Δu + u = 0 in Ω, ∂u/∂n + g(u) = μ on ∂Ω, (0.3) where Ω is a bounded regular domain of ℝᴺ, g(·) is a continuous function that satisfies the sign condition s · g(s) ≥ 0, in some model case we will assume that g(·) is increassing, and finally μ is a bounded measure on ∂Ω. Some of our results remain true when Ω := ℝᴺ+ . We will start by proving the existence of a solution of (0.3) when μ is an L1(∂Ω) function, and this independently of the nonlinearity g(·) that satisfies the previous hypothesis. Then, we will study (0.3) when μ is a Radon measure on ∂Ω. In such a context, some new conditions appear on g(·) and μ that assure the existence of a solution. We will prove the existence of a solution when g(·) is a sub-critical nonlinearity in dimension N larger or equal to three, and when g satisfies the weak singularity assumption on the boundary in case N equals two (see Chapter 2 for the definitions).

Le système auditif fusionne en un seul percept des sons purs simultanés dont lesfréquences sont harmoniquement liées, même si ces sons purs sont parfaitement résoluspar la cochlée. Cette fusion harmonique contribue à l’analyse des scènes auditives nécessitantla ségrégation de sons complexes harmoniques simultanés. Deux des études décrites iciont eu pour but d'en préciser le mécanisme chez les auditeurs sains. La première a mesuréla discrimination de rapports de fréquences voisins de l’octave (2:1) pour des sons purssimultanés ou consécutifs. Les résultats montrent que l’octave simultanée est reconnuepar un mécanisme insensible à la direction des écarts par rapport à l’octave, alors que teln'est pas le cas pour l'octave séquentielle. Une deuxième étude a exploré cette différenceentre octave simultanée et octave séquentielle par des jugements subjectifs du degré defusion ou de l’affinité perceptive entre sons purs présentés simultanément ouséquentiellement. Les résultats indiquent que fusion harmonique et affinité de hauteurtonale ne sont pas des phénomènes directement liés. La troisième étude a porté sur ladétection d’un changement de rapport de fréquences entre sons purs simultanés chez desauditeurs sains ou porteurs d’une surdité cochléaire légère à moyenne. Cette étude révèleque la sensibilité à l’harmonicité est un phénomène robuste, parfois altéré chez les sujetssourds mais résistant à une forte dégradation de la discrimination fréquentielle. Il apparaîtcependant que la détection d’inharmonicité, asymétrique chez les auditeurs sains, devientsymétrique en présence de lésions cochléaires, ce qui semble indiquer que le mécanismeutilisé est différent dans ce cas. / The auditory system fuses into one percept simultaneous pure tones whose frequenciesare harmonically related, even if these pure tones are perfectly resolved by the cochlea.This harmonic fusion contributes to auditory scene analysis requiring segregation ofsimultaneous harmonic complex tones. Two studies reported here aimed to clarify itsmechanism in normal-hearing listeners. The first study measured the discrimination offrequency ratios close to the octave (2:1) for simultaneous or consecutive pure tones. Theresults show that the simultaneous octave is recognized by a mechanism which isinsensitive to the direction of deviations from the octave, whereas this is not the case forthe sequential octave. A second study explored this difference between the simultaneousand sequential octaves by means of subjective judgments on the degree of fusion or theperceptual affinity between pure tones presented simultaneously or sequentially. Theresults indicate that harmonic fusion and pitch affinity are not directly related phenomena.The third study measured the detection of a change in frequency ratio for simultaneouspure tones in listeners with normal hearing or mild to moderate cochlear hearing loss.The results indicate that sensitivity to harmonicity is a robust phenomenon, sometimesaltered by cochlear lesions but resistant to severe deficits in frequency discrimination.However, while inharmonicity detection is asymmetric in normal-hearing listeners, itbecomes symmetric in the presence of cochlear hearing loss, suggesting that theunderlying mechanism is different in the latter case.

La thèse a pour objectif le développement de méthodes performantes pour la résolution de problèmes non linéaires ne mécanique des solides. Il est coutume d'utiliser une méthode de type Newton qui conduit à la résolution d'une séquence de systèmes linéaires. De plus, la prise en compte des relations linéaires imposées à l'aide de multiplicateurs de Lagrange confère aux matrices une structure de point-selle. Dans un cadre plus général, nous proposons, étudions et illustrons deux classes d'enrichissement de préconditionneurs (limited memory preconditioners) pour la résolution de séquences de systèmes linéaires par une méthode de Krylov. La première est un extension au cas symétrique indéfini d'une méthode existante, développée initialement dans le cadre symétrique défini positif. La seconde est plus générale dans le sens où elle s'applique aus systèmes non symétriques. Ces deux familles peuvent être interprétées comme des variantes par blocs de formules de mise à jour utilisées dans différentes méthodes d'optimisation. Ces techniques ont été développées dans le logiciel de mécanique des solides Code_Aster (dans un environnement parallèle distribué via la bibliothèque PETSc) et sont illustrées sur plusieurs études industrielles. Les gains obtenus en terme de coût de calcul sont significatifs (jusqu'à 50%), pour un surcoût mémoire négligeable. / The thesis aims at developing efficient numerical methods to solve nonlinear problems arising un solid mechanics. In this field, Newton methods are currently used, requiring the solution of a sequence of linear systems. Furthermore, the imposed linear relations are dualized with the Lagrange multipliers, leading to matrices with a saddle point structure. In a more general framework, we propose two classes of preconditioners (named limited memory preconditioners) to solve sequences of linear systems with a Krylov subspace method. The first class is based on an extension of a method initially developed for symmetric positive definite matrices to the symmetric indefinite case. Both families can be interpreted as block variants of updating formulas used in numerical optimization. They have been implemented into the Code_Aster solid mechanics software (in a parallel distributed environement using the PETSc library). These new preconditioning strategies are illustrated on several industrial applications. We obtain significant gains in computational cost (up to 50%) at a marginal overcost in memory.

Ce travail est consacré à l’étude des interactions d’un grand nombre de solitons dans un laser à fibre dopée erbium/ytterbium. Les impulsions interagissent entre elles et se structurent pour former des distributions plus ou moins organisées. Deux cavités ont été réalisées, l’une basée sur la rotation non-linéaire de la polarisation (RNLP) et l’autre sur le miroir optique à boucle non-linéaire (NOLM) en configuration de laser en forme de huit. Avec la RNLP, nous nous sommes intéressés d’abord à une distribution où les impulsions sont liées (cristal de solitons). Ce cristal, stable pour des puissances moyennes, devient instable lorsque la puissance augmente : il se disloque. Les solitons se réorganisent pour former un régime de verrouillage harmonique (HLM) de 50 cristaux. Nous avons ensuite cherché s’il était possible de contrôler les distributions de solitons par l’injection d’une composante continue externe. Nous avons montré que le HLM peut être forcé par l’injection de cette composante. Nous avons développé deux approches afin de modéliser un laser verrouillé en phase et soumis à l'injection d'une composante continue, l'une est scalaire et l'autre vectorielle. Ces modèles démontrent que le signal injecté peut modifier les interactions entre les solitons. Enfin, le NOLM a permis d’observer plusieurs dynamiques : pluie de solitons, gaz de solitons, liquide de solitons, poly-cristal de solitons, multi-cristal de solitons, cristal de solitons, états liés et verrouillage harmonique d’états liés. Ce laser a permis également d’observer une émission laser continue et impulsionnelle autour de 1600 nm. / This work has been devoted to study the interaction of the large number of solitons in the erbium/ytterbium doped fiber laser. The interaction of pulses with each other causes to form more or less organized distribution. Two laser cavities have been constructed, one based on the non-linear polarization rotation (NLPR) and the other based on the nonlinear optical loop mirror (NOLM) in a figure-eight laser configuration. With the NLPR, we were interested to the distribution of coherent pulses (crystal solitons). This crystal, stable for moderate power, becomes unstable at high power, which means to get loose from the initial soliton. These solitons rearrange their relative position to form one harmonic-mode locking regime (HML) of 50 crystals. Afterward, we have investigated the possibility of controlling the solitons distribution by injecting an external continuous wave (cw). It has been observed that cw could force the laser to operate at HLM regime. Moreover, we have developed two theoretical approaches, such as scalar and vectorial, to model the passively mode-locked fiber laser submitted to the cw. Both models confirm that the injected signal could modify the interactions between the solitons. Finally, the NOLM allowed us to observe several dynamics, including rain solitons, gas solitons, liquid solutions, poly-crystal solitons, multi-crystal solitons, crystal solitons, bound states and harmonic-mode locking of bound states. Furthermore, it made possible to observe the continuous as well as pulsed laser emission around 1600 nm.

Malgré les progrès faits dans les dernières décennies en CFD, les techniques RANS instationnaires pour les turbomachines multi-étages sont toujours très couteuses en temps de calcul, réduisant leur intérêt en conception industrielle. Grâce à une analyse de Fourier, les équations instationnaires de Navier-Stokes peuvent être considérées comme 2N+1 équations stationnaires couplées par un terme source. Cette approche calcule efficacement les écoulements instationnaires périodiques et montre de forts gains en terme de temps de calcul. Cependant, l’expression du terme source est algébrique, ce qui provoque des difficultés dans le calcul de l’inverse de la transformée de Fourier directe. Afin d’améliorer la robustesse et la précision de la méthode, une approche basée sur un échantillonnage temporel non-uniforme est adoptée. Pour réduire le domaine de calcul à un unique passage inter-aube des conditions aux limites de chrochronicité sont développées. Dans un premier temps, un rotor et un stator sont simules avec en une entrée du domaine de calcul une injection qui modélise le sillage de la roue directrice d’entrée. Ainsi, deux fréquences fondamentales sont vues par le rotor. L’influence du contenu fréquentiel dans le rotor (i.e. le nombre d’harmoniques de la fréquence de passage des roues et leurs combinaisons) est analysée. Les résultats sont valides contre ceux obtenus avec des simulations instationnaires classiques. Ensuite, la méthode est appliquée a deux compresseurs industriels, le compresseur transsonique ECL4 et le compresseur d’étude CREATE. / Despite the progress made in the last decades in CFD, the unsteady RANS techniques for multistage turbomachines are still very costly in computation time. Thanks to Fourier analysis, the unsteady Navier-Stokes equations can be seen as 2N + 1 equations coupled by a source term. This approach efficiently computes unsteady flows and showed significant savings in computation time. However, the source term of the method is algebraic, thus entailing some difficulties in the computation of the inverse of the direct Fourier transform. In order to enhance the robustness and the precision of the HBT, non-uniformly sampled time levels are chosen. To reduce the computational domain to a single blade passage, phaselag boundary conditions are developped. First, a rotor and a stator configuration with a wake injection at the inlet (accounting for an inlet guide vane) is modelled. Thus, two fundamental frequencies are seen by the rotor. The influence of the spectrum in the rotor is addressed. The results are validated against classical unsteady RANS simulations. Then the method is applied to two industrial : the transonic compressor ECL4 and the study compressor CREATE.

Le bruit généré par les avions lors des phases de décollage et d'atterrissage est un sujet d'intérêt actuel dans l'industrie aéronautique. Il peut devenir critique avec l'urbanisation croissante des populations, celle-ci contribuant à l'augmentation du trafic aérien et le rapprochement des aéroports avec les zones habitées. Pour prévenir cette problématique, les centres de recherches et les industriels de l'aéronautique se regroupent pour développer des solutions technologiques communes. Dans le cadre général de ce projet sur la réduction du bruit global des avions civils, un système de réduction se base sur le principe du contrôle actif du bruit tonal d'interaction rotor/stator. Celui-ci est en effet, avec le bruit de jet, une des principales causes de nuisance sonore au décollage et à l'atterrissage. Pour cela, des sources d'anti-bruit sont placées à l'intérieur du conduit à proximité de l'interaction rotor/stator afin de l'annuler. L'objectif de ce projet de maîtrise est de modéliser une des sources d'anti-bruit utilisée dans le contrôle. Celle-ci est placée sur chaque aube composant la grille de stator. Elle est constituée d'une aube dans laquelle est inséré un actionneur piézoélectrique. Ce dernier est ensuite recouvert de plaques perforées permettant de garder une transparence acoustique et un profil aérodynamique, puis commandé électriquement. Le comportement vibratoire de l'aube instrumentée est simulé à l'aide du logiciel éléments finis COMSOL MULTIPHYSICS. Cela permet d'estimer le rayonnement acoustique de la source secondaire. Les paramètres du modèle sont ensuite ajustés par des mesures expérimentales puis les résultats obtenus validés expérimentalement. Cette caractérisation vibro-acoustique conduit au final à la modélisation de l'aube instrumentée par une source acoustique compacte, que l'on peut introduire dans un modèle analytique simplifié de turboréacteur afin de réaliser des simulations de contrôle.

La maladie carieuse a pour conséquence la déminéralisation de l’émail et de la dentine et la dénaturation du collagène de la dentine. En combinant la microscopie et spectroscopie multiphotoniques, nous avons démontré que l’intensité de la fluorescence (2-Photon Excited Fluorescence = 2PEF) et de la seconde harmonique (Second Harmonic Generation = SHG) de la dentine sont fortement modifiées pendant le processus carieux et nous avons découvert que le ratio SHG/2PEF est un paramètre fiable pour suivre le processus carieux. À présent nous souhaitons évaluer la sensibilité de la méthode en déterminant les limites des signaux mesurés pour détecter les premiers stades de la lésion carieuse. Nous avons noté une modification des spectres 2PEF de l’émail (à partir d’ICDAS (International Caries Detection and Assessment System) 1) et une modification des spectres 2PEF et SHG de la dentine (à partir d’ICDAS 2) dès les premiers stades du processus carieux. Nous avons également l’intention d’étudier la modification de la structure de la dentine lors du processus carieux grâce à la variation du signal de la SHG ; et plus précisément la (ou les) causes du « shift » vers le rouge du spectre de 2PEF observé lors du processus carieux. L’objectif serait une future application de ces signaux optiques dans le diagnostic clinique cariologique. / Multiphoton microscopy and nonlinear spectroscopy is used to investigate caries process in dentin. Though a major calcified tissue of the teeth, the organic dentin phase comprises type I collagen fibers. Caries drive both dentin demineralization and collagen denaturation. Multiphoton microscopy is a powerful imaging technique because the biological materials are transparent to infrared frequencies and can be excited to penetration depths inaccessible to one photon confocal microscopy. The laser excitation greatly reduces photodamage to the sole focal region, and the signal to noise ratio is improved significantly. The method has been used to follow pathological processes involving collagen fibrosis or collagen destruction based on their 2-photon excited fluorescence (2PEF) emission and second harmonic generation (SHG). Combining multiphoton imaging with nonlinear spectroscopy we demonstrate that both 2PEF and SHG intensity of human dentin are strongly modified during tooth caries process and we discover that the ratio between SHG and 2PEF signals is a reliable parameter to follow dental caries. The ratio of the SHG/2PEF signals measured by nonlinear optical spectroscopy provides valuable information on caries process, specifically on the degradation of the organic matrix of dentin. The goal would be to bring these nonlinear optical signals to clinical application for caries diagnosis.