Dans le moyen-infrarouge, les barrettes de lasers à cascade quantique sont d’un grand intérêt pour la réalisation de sources large bande intégrables dans les systèmes de spectroscopie laser. Une excellente finesse spectrale, la présence d’un seul mode spatial et une gamme d’accordabilité large sont ainsi rassemblées sur une seule puce, compacte et intrinsèquement stable. Afin de bénéficier de l’ensemble des longueurs d’onde sur une sortie unique, les défis majeurs résident dans l’association de technologies pour rassembler les différentes sorties en une seule via l’utilisation de circuits photoniques intégrés (CPI). Ce CPI peut être séparé en trois briques élémentaires : une filière de guidage passif, un combineur de longueurs d’onde et un coupleur actif/passif. Pour la mise-en-forme du faisceau, nous reportons la fabrication et la caractérisation de guides d’onde en InP/InGaAs/InP gravés profondément, avec des performances proches de l’état de l’art. Nous fabriquons et caractérisons des multiplexeurs basés sur des réseaux de diffraction intégrés, sur filière InP et SiGe. Un multiplexeur de 60-vers-1 voies couvrant la gamme de 7-8,5 µm est réalisé. Une méthode innovante mettant en œuvre des multiplexeurs inter-digités et fonctionnant sur trois ordres de diffraction est démontrée. Finalement, nous réalisons des barrettes de laser à cascade quantique sur InP et sur silicium. Un coupleur adiabatique est dimensionné, fabriqué et caractérisé pour associer efficacement les guides actifs et passifs. Des intégrations de types hétérogène et hybride sont envisagées, avec la première démonstration d’une source accordable utilisant une barrette de lasers et un multiplexeur InP. / In the mid-infrared, arrays of distributed feedback quantum cascade lasers have been developed as a serious alternative to obtain extended wavelength operation range of laser-based gas sensing systems. Narrow-linewidth, single mode operation and wide tunability are then gathered together on a single chip with high compactness and intrinsic stability. In order to benefit from this extended wavelength range in a single output beam, the key challenge resides in the combination of different technologies to merge the output of different sources via the use of mid-IR photonic integrated circuits (PIC). The PIC can be split into three main blocks: the passive waveguide platform, the beam combiner and the active/passive coupler. For beam handling and guiding, we report fabrication and characterization of deeply etched InP/InGaAs/InP waveguides with state of the art performances. We fabricate and characterize multiplexers based on echelle and arrayed waveguide gratings on InP and SiGe platforms. A 60-to-1 spectral multiplexer operating in the 7-to-8.5 µm range is demonstrated. An advanced multiplexing scheme using interleaved and cross-order operations is also exposed. Finally, we realize quantum cascade laser arrays on InP and silicon. We design, fabricate and characterize an adiabatic coupler to efficiently and monolithically integrate active and passive waveguides. Heterogenous and hybrid integration are also considered with the demonstration of a tunable source using laser array and InP-based multiplexer.

Les diodes électroluminescentes sont aujourd’hui des sources lumineuses populaires grâce leur prix réduit, leur longévité, et leur excellent rendement lumineux. Elles restent pourtant mal adaptées au pompage laser en raison dune densité de puissance trop faible et dune émission lambertienne rendant impossible l'augmentation de leur brillance laide d'un système optique linéaire. Nous proposons une méthode d'amplification innovante par couplage des LED dans des concentrateurs luminescents (LC) pour augmenter la densité de puissance de près d'un ordre de grandeur. Des LC monocristallins de YAG dopé cérium ont été testés puis analysés grâce à des simulations par tracé de rayons. Un modèle analytique offrant une compréhension avancée de la problématique de l'extraction des rayons piégés dans les LC a aussi été proposé et appliqué l'étude de modifications géométriques simples que sont le biseau et le dépoli de la face de sortie des concentrateurs. Une amélioration significative de l'intensité extraite ainsi qu'un resserrement du profil angulaire d'émission ont ainsi été observés. Finalement, nous avons mis en place une structure toute organique pour le pompage de guides micrométriques où le couplage des LED est réalisé dans des concentrateurs en couche mince. Une amplification d'un ordre de grandeur de la densité de puissance par pompage indirect par concentrateur est vérifiée expérimentalement, ce qui ouvre la voie vers une utilisation du couple LED/concentrateur en tant que source pour la photonique intégrée. / Electroluminescent diodes are popular sources due to their low cost, their reliability, and their excellent luminous efficiency. However, the power density of lambertian sources such as LED cannot be improved with linear optics which makes them not suited to laser pumping. We propose to increase the LED power density by one order of magnitude by coupling them in luminescent concentrators (LC). We studied these luminescent concentrators as illuminating sources using LC made of cerium doped YAG crystals (Ce:YAG) and we analyzed their performances using ray tracing simulations. For a deeper understanding of the challenge of extracting trapped rays in luminescent concentrators, a fully analytical model is also presented and used to study the influence of simple geometrical modifications such as wedging or roughening the luminescent concentrators output face. A significant increase of the light intensity was experimentally observed as well as a shrinking of the angular distribution. Finally, we set up a full organic structure with a LED source associated to thin film luminescent concentrators in order to pump micrometer-sized multimode waveguides. We demonstrated a one-order of magnitude amplification compared to a direct pumping with the same power density. It makes the LED/concentrator light source well suited for integrated optics and opens new perspectives whenever

Suite au développement remarquable d'Internet, il est attendu que le trafic numérique augmente de manière exponentielle, ainsi que la nécessité d'utiliser des liens de communication très hauts débits. Pour adresser ces problématiques, il est donc essentiel de proposer des systèmes performants avec une consommation énergétique réduite. La photonique sur silicium est une solution prometteuse qui répond à ce besoin en intégrant des fonctionnalités optiques dans un circuit intégré utilisant les procédés de fabrication de pointe de la microélectronique. Dans ce contexte le sujet de thèse porte sur le modulateur optique. Celui-ci doit supporter des hauts débits de transmission, avoir de faibles pertes optiques, et être peu énergivore. Pour respecter ces objectifs, plusieurs paramètres doivent être optimisés en tenant compte des contraintes de fabrications, afin de trouver le meilleur compromis entre ces différents facteurs de mérite. Durant cette thèse, la recherche de l'obtention de meilleures performances du composant a été faite de trois manières. La première approche a été d'améliorer les simulations de la technologie existante de modulateurs à jonction PN. En intégrant les étapes de fabrication dans le processus d'optimisation des performances du composant, les résultats numériques sont plus réalistes. Le point clé de cette étude est la comparaison entre les caractérisations et les simulations de deux architectures différentes de modulateur obtenues dans les mêmes conditions de fabrication. Une partie importante de la thèse a aussi été consacrée au développement de nouveaux modulateurs basés sur l'utilisation d'une capacité verticale intégrée au milieu d'un guide d'onde. Des outils numériques dédiés ont permis de dimensionner deux nouvelles architectures de modulateurs possédant une grande efficacité. Un nouveau procédé de fabrication a été mis en place, et les premiers lots d'étude nous ont permis d'extraire des informations utiles pour la fabrication de ces composants. Enfin, une étude comparative générale entre trois des modulateurs étudiés au cours de cette thèse a été faite. Les résultats permettent de déterminer la configuration optimale pour chaque type de modulateur en fonction de l'application visée. De plus, l'ensemble des données nous a permis de générer un modèle compact pour optimiser rapidement le composant en un temps de simulation réduit. / With the outstanding development of the internet, it is expected that global network traffic will grow exponentially, as well as the concern about the need for high-speed links and interconnections. To address these issues, it is then essential to propose performant systems that will support high speed transmission with low power consumption. Silicon photonics is a promising solution and integrate complex optical functions in a silicon chip, by using standard fabrication process used in microelectronic. In this context, the subject of my PhD is focused on the optical modulator which should support high speed transmission, have low optical losses, and have low power consumption. To obtain these constraints, several parameters need to be optimized while taking account fabrication constraints in order to find the best compromise between the different figures of merit. During this PhD, the improvement of the performances of the component was made by three different ways. The first optimization is related to the simulations for the current technology of modulators based on PN junctions. By integrating the fabrication process in the optimization process, more reliable numerical results are obtain. The key point of this study is the comparison of experimental characterizations and numerical simulations of two architectures of modulator. A substantial part of the PhD was also focused on the development of new modulators based on vertical capacitive junctions. The use of dedicated numerical tools reveals several key aspects of these components, and allow us to optimize two different architectures in order to obtain high efficient modulator. A new fabrication process has been established, and several information were extracted from the first run of fabrication. Then, a comparative study between most of modulators reviewed during this PhD was performed. The results allow us to determine which configuration has the best performances depending of the targeted application. In addition, a compact model was generated to optimize the component in a reduced simulation time.

Les centres de données subissent une augmentation exponentielle du trafic de données, à laquelle la photonique sur silicium apporte une solution grâce à de forts volumes de production, à faibles coûts et à haut rendements. Aujourd'hui la consommation énergétique est un défi supplémentaire à relever face à la densification du réseau. Le modulateur capacitif permet en particulier de réduire la part d'énergie consommée par l'émetteur du circuit photonique qui réalise la modulation d'intensité optique. Les travaux d'intégration et de conception réalisés au cours de cette thèse consistent à introduire un isolant diélectrique au centre du guide d'onde, pour former une capacité silicium/ oxyde/ poly-silicium en régime d'accumulation. Une première version consiste à empiler l'isolant horizontal entre les deux semiconducteurs. Une seconde version complémentaire emploie un isolant vertical au centre du guide d'onde ruban à fente. La première génération de ces composants permet de démontrer leur faisabilité dans la plateforme industrielle de STMicroelectronics. Les mesures conduites au C2N, au CEA-LETI et à STMicroelectronics évaluent les compromis entre l'efficacité, atout du modulateur capacitif, les pertes d'insertion et la bande passante du composant à isolant horizontal. Des pertes de 3 dB/mm sont extraites, dont seulement 0.5 dB/mm dues au poly-silicium. Un taux d'extinction de 2 dB est mesuré à travers 700 µm sur un diagramme de l'œil à 10 Gb/s, grâce à un produit VpLp=5.5 V.mm à 15 nm d'épaisseur d'oxyde (1.2 pF/mm). La consommation électrique du modulateur capacitif est finalement optimisée pour atteindre 1 pJ/bit à 0.9 Vpp. / Global datacenter data exchange is exponentially growing and silicon photonics is the key answer, thanks to high production volume, at low cost and high yield. Today, energy consumption is a new challenge highlighted by network densification. Capacitive modulators address a specific reduction of the power dedicated to the photonic circuit emitter for light intensity modulation. Design and integration of capacitive modulators are carried out during this thesis. It consists of inserting a dielectric insulator within the optical waveguide center, in order to shape a capacitance with a silicon/ oxide/poly-silicon stack in accumulation regime. A first device is made up of an horizontal insulator stacked between the semiconductors. A second device type comprises a vertical insulator in the center of a slot rib waveguide. The first fabrication release demonstrates device feasibility within STMicroelectronics industrial platform. Characterization results of the first device type from C2N, CEA-LETI and STMicroelectronics evaluate the trade-offs between efficiency - featured by capacitive modulators - insertion losses and bandwidth. 3 dB/mm insertion losses are measured, including 0.5 dB/mm poly-silicon absorption only. 2 dB extinction ratio through 700 µm is evaluated on a 10 Gb/s eye diagram, thanks to a VpLp =5.5 V.mm at 15 nm oxide thickness (1.2 pF/mm). Capacitive modulator power consumption is eventually optimized for 1 pJ/bit at 0.9 Vpp.

L'objectif principal lors de la conception et du développement de produits est d'augmenter la valeur de ceux-ci. La Valeur comprend deux aspects : la qualité et le coût. Afin de prendre en compte ces deux aspects, cette thèse se focalise sur la conception intégrée des produits et des processus, et en particulier sur la complexité du processus de conception et les incertitudes associées. Cette thèse propose une approche de modélisation systématique pour maitriser les incertitudes et gérer la complexité. Cette approche comprend deux phases: détermination du modèle et analyse du système. La première phase contient deux propositions : une approche de modélisation de produits basée sur la modélisation des flux d'énergie dans le cadre méthodologique Characteristics-Properties Modelling (CPM). Cette approche donne un cadre qui permet de facilité la transition d’une vue fonctionnelle à une vue structurelle associée à une modélisation quantitative. La seconde proposition porte sur l’aide du concepteur lors de la conception concurrente (IPPD) où à la fois les performances et les coûts sont pris en compte. Cette approche est basée sur le flux du processus en respectant le même cadre (CPM), elle donne aussi un cadre pour la transition fonctionnelle / structurelle. Les modélisations structurelles quantitatives permettent l’analyse de sensibilité, l’analyse des tolérances et l'optimisation. L’application de l'approche est démontrée par une étude de cas industriel.Grâce à cette approche, les caractéristiques modifiables et pertinentes du produit peuvent être déterminées. Le tolérancement peut être intégré dans le processus de conception et son impact sur la performance du produit peut être analysé. Les relations quantitatives du produit, du processus sont identifiées. Les incertitudes dans les relations et dans toutes les étapes de la modélisation peuvent être élicitées et maitrisées. Cette approche systématique donne un cadre pour le concepteur à travers le processus de conception pour prendre des décisions dans tous les niveaux de décomposition sur la base de la fonction requise et le coût de fabrication. L'approche est applicable tant pour la modélisation d'un produit existant (une approche d'optimisation), tant pour la modélisation d'un nouveau produit (phase de conception conceptuelle). / The main objective in product design and development is to increase the value of a product. Value includes two aspects of quality and cost. In order to take into account both aspects, this thesis aims at Integrated Product and Process Design, especially on product design complexity and its inherent (associated) complexities. This thesis proposes a systematic modelling approach to reduce uncertainty and manage complexity. The approach includes two phases: model determination and system analysis. The first phase contains two propositions: first, a product modelling approach based on energy flow modelling in the framework of Characteristics-Properties Modelling (CPM). This approach gives a modelling framework for a smoother transition from functional to structural views, with a quantitative modelling. The second proposition is to help the designer for decision making in concurrent designing (IPPD) where both performance and cost are taken into account. This approach is based on the process flows in the same framework (CPM). The second phase is to use the determined model of phase 1 to analyse the system. So, phase 2 includes sensitivity analysis, tolerance analysis and optimisation. An application of the approach is demonstrated through an industrial case study.Thanks to this approach, effective modifiable characteristics of the product on its performance are determined. Tolerancing can be integrated in design process and its impact on the product performance can be analysed. Quantitative links in product, in process and between product elements and process elements are identified. Uncertainty in the links and every step of modelling can be elicited and managed. This systematic approach gives a pathway to the designer through the design process to make decisions in every level of decomposition based on the required function and cost of manufacturing. The approach is applicable for both modelling an existing product (optimisation approach) and modelling a new product (conceptual design phase).

En raison des préoccupations grandissantes du public pour la sécurité sanitaire des aliments et la protection de l’environnement, le gouvernement a considérablement accru la promotion de techniques de production durables comme la lutte intégrée. En 2014, un sondage a été administré auprès de 1 973 producteurs de fruits et légumes au Québec. Nous avons construit un modèle de régression logistique ordonné dont la variable dépendante est basée sur le potentiel de rationalisation des pesticides relatif à l’adoption des pratiques de lutte intégrée. Les résultats montrent que la méconnaissance (p< 0,0001), le faible niveau de souci environnemental (p=0.03), la vente directe au consommateur uniquement (p=0,01) et la production de légumes versus fruits sont négativement associés à l’adoption. Aussi, l’information reçue (p< 0,0001) et l’incitation à adopter d’un conseiller indépendant (p=0,001) sont positivement reliées à l’adoption. Les bases et principes qui régissent la lutte intégrée demeurent encore incompris et constituent un frein à l’adoption. / Because of growing public concerns about food safety and environmental protection, governments have increased the promotion of efficient and sustainable agriculture production techniques, such as Integrated Pest Management (IPM). In 2014, a mailed questionnaire about IPM adoption was distributed to a sample of 1,973 Quebec fruit and vegetable growers. We constructed an ordered logistic regression model whose dependent variable was the overall potential reduction in pesticide use calculated based on the number of IPM practices adopted. Results show that lack of IPM knowledge (p < 0.0001), low environmental concern (p = 0.03), selling produce directly to consumers (p = 0.01) and vegetable production, as opposed to fruit production, each significantly reduced IPM adoption. However, quantity of information (p < 0.0001) and encouragement by an independent crop advisor (p = 0.001) were positively associated with IPM adoption. Many producers are still poorly informed about IPM practices and principles, which is a barrier to adoption.

Afin de diminuer les conséquences économiques, environnementales et sociales relatives à une mauvaise gestion des matières résiduelles [GMR], des campagnes d’Information, de Sensibilisation et d’Éducation [ISÉ] tentent d’accompagner la population dans l’adoption de comportements de tri des déchets plus exemplaires. Néanmoins, l’évaluation des retombées de ces campagnes sur les ménages est souvent négligée par les organismes puisque ce processus rencontre plusieurs difficultés, notamment le manque de temps, de compétence et d’argent pour s’y consacrer. Ce mémoire explore ainsi une piste de solution proposant une évaluation de l’influence de l’exposition et de l’implication des ménages à la campagne environnementale « Défi Minceur – 2lb / semaine ». Pour ce faire, il prend appui sur quatre variables de la Théorie du comportement planifié [TCP], en particulier sur les attitudes, les normes subjectives, les perceptions de contrôle comportemental et les intentions comportementales. L’analyse des résultats du sondage téléphonique post-campagne réalisée auprès d’un échantillon aléatoire de 432 résidents représentatif de la MRC d’Arthabaska montre qu’une exposition faible, en comparaison avec une exposition élevée, induit des différences significatives sur toutes les variables d’intérêt, mais aucune différence n’a été notée entre les individus moyennement et ceux fortement exposés à la campagne. De même, l’implication, soit la participation au défi lancé à la population de réduire ses déchets est significativement et positivement liée aux variables d’intérêt. Ces résultats constituent un apport intéressant et original pour le champ de la communication sociale, en plus de contribuer à affiner la réflexion sur les conditions d’optimisation des campagnes environnementales en suggérant d’inclure un volet de participation pratique à ce type de communication. / In order to decrease the economic, environmental and social consequences caused by inadequate waste management, some information, awareness and education campaigns try to lead the population toward better behaviours related to waste management. Nevertheless, the evaluation concerning the impacts these campaigns have on consumers (i.e. households) is very often neglected due to the lack of time, skills and/or money. Therefore, based on four variables of the Theory of Planned Behaviour [TBP], particularly the attitudes, the subjective norms, the perceived behavioural control and the behavioural intentions, this master’s thesis proposes some solutions, which assess the influence of the exposure and involvement concerning the environmental campaign “Défi Minceur – 2lb/ semaine”. The analysis of the results from a post-campaign phone survey conducted on a random sample of 432 representative residents of the Arthabaska County shows that the participation in this challenge was significantly and positively correlated to the variables mentioned above. Likewise, a low exposure compared to a high one induces significant differences on all variables, although no disparity was noted between participants who were moderately and strongly exposed. These results constitute an original and interesting input to the social communication field and also contribute to the questions concerning the optimization of environmental campaigns.

L’eau souterraine représente 98% de la ressource en eau douce liquide sur Terre. Vitale, avantageuse par ses propriétés spéciales mais, souvent, particulièrement vulnérable à long terme, face aux dégradations continues générées par l’ère anthropocène, elle devrait faire l’objet d’une réglementation exprimant toute la signification du « niveau élevé de protection de l’environnement » requis en droit primaire de l’Union européenne. C’est pourquoi la gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) pratiquée par l’UE devrait tendre, pour cette eau, vers un degré supérieur de préservation d’un milieu hypogé singulièrement fragile, via une distinction plus marquée entre les notions de «gestion» et de «protection» intégrées, selon l’intensité de la préservation qu’elles emporteraient. A travers cette évolution de la gestion vers la protection intégrée, que l’on érigerait en mode d’intervention à part entière, le droit de l’UE définirait une nouvelle balance entre intérêts économiques et nécessités environnementales. Un tel renforcement du droit dérivé pertinent passerait avant tout par une conception rénovée des eaux souterraines, affranchie d’une conception trop sommaire, dans la directive-cadre sur l’eau et la directive 2006/118/CE, pour en appréhender toute la richesse. Ce, sous peine de ne les protéger que partiellement. Sans préjudice de l’unité du droit de l’eau, des aménagements spécifiques devraient ainsi être prévus pour les eaux souterraines, dont les dynamiques peuvent grandement différer, dans le temps et l’espace, de la surface. Les eaux souterraines ne pouvant être séparées de leur réceptacle (sol et sous-sol), leur protection intégrée requerrait en outre de transcender les limites de la politique de l’eau, et d’aller au-delà de l’intégration telle qu’on la connaissait dans le cadre de la GIRE. Cette dernière, en effet, n’efface pas toutes les contradictions entre politiques sectorielles. Aussi faudrait-il poursuivre la mise en cohérence desdites politiques concernées (environnementale, agricole, industrielle, énergétique…), dont la convergence devrait être accrue dans le sens d’une protection globale du milieu souterrain – une protection affermie pour laquelle pourraient se mobiliser l’ensemble des acteurs intéressés, s’ils étaient orientés vers cet objectif par des dispositifs plus appropriés. / Because groundwater, which represents 98% of the liquid freshwater on Earth, is vital, of particular benefit due to its special properties, but, often, especially vulnerable, in the long term, to the unceasing degra-dation caused by the anthropogenic era, it should be the subject of a regulation that would express the whole meaning of the “high level of protection of the environment” required in the European Union primary law. The integrated management of water resources management (IWRM) implemented by the EU should therefore, for this water, strive for a higher stage of preservation of a singularly fragile underground environment, through a sharper distinction between the concepts of integrated “management” and “protection”, according to the intensity of preservation they would respectively imply. Via such an evolution from integrated management to protection, the latter becoming an autonomous framework of action, the EU law would adopt a different position on the balance between economic interests and ecological necessities. This strengthening of the relevant secondary law must rest on, first and foremost, a new apprehension of groundwater, in the water framework directive and the directive 2006/118/EC, beyond a conception too perfunctory to comprehend the richness of it, otherwise it won’t be fully protected. So, without prejudice to the unity of water law, specific adjustments should be provided for, concerning ground waters, insofar as their dynamics may significantly differ, in time and space, from those of surface water. Since ground waters can’t be separated from its receptacle (soil and subsoil), its integrated protection would demand in addition to transcend the borders of the sectoral water policy and to go beyond the integration as we know it in the current IWRM, which doesn’t erase contradictions between sectoral policies. Thus has to be carried on the improvement of the coherence between relevant politics (environment, agriculture, industry, energy…), in order to build a complete protection of the underground environment. A new framework where would be mobilized all involved actors, converging towards this purpose thanks to more appropriate mechanisms.

La montée exponentielle du trafic de données liée au développement de l’interconnexion entre objets et personnes sur la toile nécessite de nouvelles technologies. Au cours de la dernière décennie, les peignes de fréquences optiques ont révolutionné le secteur des télécommunications, ouvrant la voie à une transmission de données à un débit de données auparavant inaccessible. Mis à part le domaine des télécommunications, les peignes de fréquences optiques ont été avantageusement exploités dans d’autres domaines comme la détection optique, la détection chimique, les horloges optiques… L'efficacité du phénomène de mélange à quatre ondes, qui sous-tend la génération des peignes de fréquences, dépend de manière significative des pertes par propagation dans les guides d’ondes optiques et, par conséquent, de la rugosité de ces derniers. De plus, l'absorption intrinsèque du matériau réduit l'efficacité des phénomènes non linéaires tout en contribuant à l’atténuation du signal lumineux dans le milieu optique de propagation. Grâce à la maturité des procédés de fabrication dits CMOS, la rugosité peut être réduite en optimisant la gravure, tandis que l’absorption peut être réduite par des traitements thermiques. L'utilisation d'un matériau CMOS permet donc une fabrication à faible coût et la co-intégration avec d’autres dispositifs optoélectroniques sur la même puce. Le nitrure de silicium sur isolant est une plateforme prometteuse pour la génération de peignes de fréquences optiques grâce à la faible absorption à deux photons dans ce matériau par rapport au silicium cristallin. Cependant, le nitrure présente une absorption dans la bande des télécommunications relié à la présence des liens moléculaires N-H. Tandis que des recuits à haute température ont été utilisés pour réduire le contenu en hydrogène du film et démontrer avec succès la génération de peignes de fréquence, ces procédés rendent la co-intégration monolithique de ces dispositifs en nitrure de silicium avec une optoélectronique à base de silicium très difficile, réduisant ainsi considérablement sa compatibilité avec les autres matériaux CMOS. Dans cette thèse, nous décrivons la conception, la fabrication et les caractérisations de circuits photoniques non-linéaires en nitrure de silicium sans recuit. En particulier, nous avons mis au point un procédé de fabrication de films de Si3N4 d'une épaisseur de 740 nm, sans utilisation de recuit et avec une maitrise de la gestion des contraintes typiquement associées à ce type de matériau pour l’optique non linéaire. Cette approche offre une compatibilité de fabrication technologique avec la photonique sur silicium. Des preuves expérimentales montrent que les micro-résonateurs utilisant de tels films de nitrure de silicium sans recuit sont capables de générer un peigne de fréquence s'étendant sur 1300-2100 nm via une oscillation paramétrique optique basée sur du mélange à quatre ondes. En allant encore plus loin, nous présentons également les travaux d’optimisation technologique portant sur des microrésonateurs en nitrure de silicium recuits avec des guides d’onde à fort confinement modal, qui nous ont permis d’atteindre des pertes de propagation record. Ces résultats ont été rendus possible grâce à une optimisation fine des étapes de gravure des guides d’onde ainsi qu’à l'utilisation de traitements thermiques-chimiques efficaces. Cette nouvelle approche nous a permis de démontrer par ailleurs des sources de peignes de fréquences intégrées sur puce utilisant des résonateurs en nitrure de silicium couplés par aboutement à un laser III-V DFB utilisé comme une pompe. Cette preuve de concept prouve la validité de notre plateforme de circuits photoniques non-linéaires en Si3N4 pour la réalisation de peignes de fréquences optiques ultra-compacts à faible consommation. / The data traffic need for ultra-high definition videos as well as for the mobile data continues to grow. Within the last decade, optical frequency combs have revolutionized the telecommunications field and paved the way for groundbreaking data transmission demonstrations at previously unattainable data rates. Beside the telecommunications field, optical frequency combs brought benefits also for many other applications such as precision spectroscopy, chemical and bio sensing, optical clocks, and quantum optics. The efficiency of the four-wave mixing phenomenon from which the optical frequency comb arises critically depends on the propagation losses and consequently on the device roughness induced by the lithography and the etching processes. In addition, the bulk material absorption reduces the efficiency of the nonlinear phenomena. By using state-of-the-art complementary metal oxide semiconductor processes, the roughness can be reduced thanks to the maturity of the manufacturing, while the material bulk absorption can be reduced by thermal treatments. In addition, using a CMOS material enables a low-cost fabrication and the co-integration with electronic devices into the same chip. Silicon-nitride-on-insulator is an attractive CMOS-compatible platform for optical frequency comb generation in the telecommunication band because of the low two-photon absorption of silicon nitride when compared with crystalline silicon. However, the as deposited silicon nitride has a hydrogen related absorption in the telecommunication band. Although high-temperature annealing has been traditionally used to reduce the hydrogen content and successfully demonstrate silicon nitride-based frequency combs, this approach made the co-integration with silicon-based optoelectronics elusive, thus reducing dramatically its effective complementary metal oxide semiconductor compatibility. In this thesis, we report on the fabrication and test of annealing-free silicon nitride nonlinear photonic circuits. In particular, we have developed a process to fabricate low-loss, annealing-free and crack–free Si3N4 740-nm-thick films for Kerr-based nonlinear photonics, featuring a full process compatibility with front-end silicon photonics. Experimental evidence shows that micro-resonators using such annealing-free silicon nitride films are able to generate a frequency comb spanning 1300-2100 nm via optical parametrical oscillation based on four-wave mixing. In addition, we present the further optimized technological process related to annealed silicon nitride optical devices using high-confinement waveguides, allowing us to achieve record-low losses. This was enabled via a carefully tailored patterning etching process and an annealing treatment particularly efficient due to the already low hydrogen content in our as-deposited silicon nitride. Such improved Si3N4 platform allowed us to demonstrate on-chip integrated Kerr frequency comb sources using silicon nitride resonators that were butt-coupled to a III-V DFB laser used as a pump source. This proof of concept proves the validity of our approach for realizing fully packaged compact optical frequency combs.

Les grands tunnels procurent de nombreux avantages pour la culture de framboises, dont l’amélioration des rendements et la qualité des fruits. Cependant, ils fournissent également un environnement idéal pour la prolifération du tétranyque à deux points, Tetranychus urticae, un important ravageur. Bien que plusieurs acaricides soient disponibles, les délais avant-récolte et le développement de résistance chez le tétranyque peuvent être problématiques. Les acariens prédateurs phytoséiides, tel Neoseiulus fallacis, sont reconnus pour leur efficacité à contrôler les tétranyques. Toutefois, de nombreuses introductions doivent souvent être faites au cours d’une saison, entraînant des coûts importants. Le principal objectif de cette étude était d’améliorer l’efficacité de la lutte intégrée contre les tétranyques tout en diminuant le nombre d’introductions de prédateurs dans la culture du framboisier sous grands tunnels. Les objectifs spécifiques étaient de déterminer l'efficacité de quatre stratégies de lutte intégrée en framboisière sous grands tunnels et d’estimer le coût ($/ha) de ces stratégies en les comparant à la lutte conventionnelle. Les méthodes de lutte testées combinent les différentes stratégies suivantes : l’introduction des prédateurs Neoseiulus fallacis, l’ajout de la plante-réservoir Sorbaria sorbifolia, l’utilisation du supplément nutritif à base de pollen pour prédateurs « Nutrimite » de Biobest ainsi que la brumisation des tunnels. Les essais se sont déroulés chez deux producteurs de framboises de la grande région de Québec. Les données recueillies par dépistage des tétranyques et des prédateurs ont démontrées que le supplément de pollen a un effet positif sur la capacité de prédation de N. fallacis et que la brumisation tend à diminuer les densités de population de T. urticae. / High tunnels show many benefits for raspberry production, including increased yield and improved fruit quality. However, this crop management approach also provides an environment that fosters outbreaks of the two-spotted spider mite, Tetranychus urticae. Although some miticides are available, pre-harvest application intervals and pesticide resistance development can be problematic. Phytoseiid predatory mites, such as Neoseiulus fallacis, are recognized for their efficacy in controlling spider mites. However, repeated introductions often must be made during a season, resulting in significant cost. To reduce these costs and thereby make biological control more attractive to growers, we tested a food supplement for predators, a banker plant and misting. The main objective of this study was to improve the effectiveness of integrated control against spider mites while decreasing the number of predator introductions in raspberry production under high tunnels. The specific objectives were to determine the effectiveness of four integrated pest management (IPM) strategies in raspberry under high tunnels and estimate their cost ($ / ha) in comparison to conventional control (mitices only) methods. The tested approaches combined different strategies: introduction of Neoseiulus fallacis predators; addition of Sorbaria sorbifolia as a banker plant; use of a pollen-based food supplement for predators, “Nutrimite", from Biobest; and misting. Tests were conducted at two raspberry farms in the greater Quebec City (Quebec, Canada) area. Data collected by monitoring populations of both spider mites and predators show that the pollen supplement has a positive effect on the predatory ability of N. fallacis and that misting tends to reduce T. urticae densities.