Cette thèse se découpe en deux volets complémentaires, orientés sur la formation planétaire dans les disques autour d'étoiles jeunes. Dans une première partie je présente les résultats obtenus avec des données spectroscopiques du satellite Spitzer. Ces spectres (5-35 µm) montrent un grand nombre de raies en émission, attribuées à des poussière silicatées, amorphes ou cristallines. Sur un large échantillon, j'ai mené deux analyses statistiques complémentaires sur la minéralogie des grains de poussière. Je montre tout d'abord que les silicates cristallins sont très présents dans les disques proto-planétaires, et je mets en évidence un paradoxe de cristallinité sur la distribution radiale de ces cristallins, avec moins de cristaux dans les régions internes (lieu de leur formation préférentiel) que dans les régions externes. Des processus d'amorphisation peuvent être responsables de cet écart. Par la suite, j'ai montré qu'un applatissement des distributions en taille de grain a lieu dans les disques (ce qui était souvent interprété comme un grossissement de grains). Cela peut s'expliquer soit par un changement d'équilibre entre les processus de fragmentation et de coagulation, soit par une évacuation des petits grains par la pression de radiation ou les vents stellaires. Dans une seconde partie, je présente les résultats d'observations pionières, par la méthode d'interférométrie dans le proche infrarouge, avec l'instrument AMBER, pour deux étoiles TTauri. Ces observations ont permis de confirmer deux modèles existants dans la litérature : i) la présence d'un sillon dans un disque en transition, avec un disque interne proche de l'étoile, ii) l'importance de la lumière diffusée dans l'interprétation de données interférométriques. Ces travaux permettent de mieux connaître les régions de formation planétaire.

Black shales are sedimentary rocks with a high content of organic carbon, which leads to a dark grayish to black color. Due to their potential to contain oil or gas, black shales are of great interest for the support of the worldwide energy supply. An integrated seismic investigation of the Lower Palaeozoic black shales was carried out at the Danish island Bornholm to locate the shallow-lying Alum Shale layer and its surrounding formations and to characterize its potential as a source rock. Therefore, two seismic experiments at a total of three crossing profiles were carried out in October 2010 and in June 2012 in the southern part of the island. Two different active measurements were conducted with either a weight drop source or a minivibrator. Additionally, the ambient noise field was recorded at the study location over a time interval of about one day, and also a laboratory analysis of borehole samples was carried out. The seismic profiles were positioned as close as possible to two scientific boreholes which were used for comparative purposes. The seismic field data was analyzed with traveltime tomography, surface wave inversion and seismic interferometry to obtain the P-wave and S-wave velocity models of the subsurface. The P-wave velocity models which were determined for all three profiles clearly locate the Alum Shale layer between the Komstad Limestone layer on top and the Læså Sandstone Formation at the base of the models. The black shale layer has P-wave velocities around 3 km/s which are lower compared to the adjacent formations. Due to a very good agreement of the sonic log and the vertical velocity profiles of the two seismic lines, which are directly crossing the borehole where the sonic log was conducted, the reliability of the traveltime tomography is proven. A correlation of the seismic velocities with the content of organic carbon is an important task for the characterization of the reservoir properties of a black shale formation. It is not possible without calibration but in combination with a full 2D tomographic image of the subsurface it gives the subsurface distribution of the organic material. The S-wave model obtained with surface wave inversion of the vibroseis data of one of the profiles images the Alum Shale layer also very well with S-wave velocities around 2 km/s. Although individual 1D velocity models for each of the source positions were determined, the subsurface S-wave velocity distribution is very uniform with a good match between the single models. A really new approach described here is the application of seismic interferometry to a really small study area and a quite short time interval. Also new is the selective procedure of only using time windows with the best crosscorrelation signals to achieve the final interferograms. Due to the small scale of the interferometry even P-wave signals can be observed in the final crosscorrelations. In the laboratory measurements the seismic body waves were recorded for different pressure and temperature stages. Therefore, samples of different depths of the Alum Shale were available from one of the scientific boreholes at the study location. The measured velocities have a high variance with changing pressure or temperature. Recordings with wave propagation both parallel and perpendicular to the bedding of the samples reveal a great amount of anisotropy for the P-wave velocity, whereas the S-wave velocity is almost independent of the wave direction. The calculated velocity ratio is also highly anisotropic with very low values for the perpendicular samples and very high values for the parallel ones. Interestingly, the laboratory velocities of the perpendicular samples are comparable to the velocities of the field experiments indicating that the field measurements are sensitive to wave propagation in vertical direction. The velocity ratio is also calculated with the P-wave and S-wave velocity models of the field experiments. Again, the Alum Shale can be clearly separated from the adjacent formations because it shows overall very low vP/vS ratios around 1.4. The very low velocity ratio indicates the content of gas in the black shale formation. With the combination of all the different methods described here, a comprehensive interpretation of the seismic response of the black shale layer can be made and the hydrocarbon source rock potential can be estimated. / Schwarzschiefer sind Sedimentgesteine, die einen hohen Gehalt an organischem Kohlenstoff aufweisen, was zu einer dunkelgrauen bis schwarzen Färbung führt. Da Schwarzschiefer das Potenzial besitzen, Öl oder Gas zu enthalten und somit zur weltweiten Energieversorgung beitragen könnten, sind sie von großem Interesse. Mit Hilfe der Kombination verschiedener seismischer Messverfahren wurden die Schwarzschiefer des Unteren Paläozoikums auf der dänischen Insel Bornholm untersucht um den oberflächennahen Alaunschiefer und dessen Umgebungsgestein dort zu lokalisieren und sein Potenzial als Muttergestein abzuschätzen. Dafür wurden im Oktober 2010 und im Juni 2012 im südlichen Teil der Insel zwei seismische Experimente auf insgesamt drei sich kreuzenden Profilen durchgeführt. Für zwei aktive seismische Messungen wurden ein Fallgewicht und ein Minivibrator als Quellen genutzt. Zusätzlich wurde im Messgebiet noch das Wellenfeld des umgebenden Rauschens über einen Zeitraum von etwa einem Tag aufgezeichnet. Außerdem wurden Labormessungen an Bohrkernen aus dem Alaunschiefer durchgeführt. Die seismischen Messprofile befanden sich so nah wie möglich an zwei wissenschaftlichen Bohrungen, die für Vergleichszwecke genutzt wurden. Um die P- und S-Wellengeschwindigkeitsmodelle des Untergrundes zu erhalten wurden die seismischen Felddaten mittels Laufzeittomographie, Oberflächenwelleninversion und seismischer Interferometrie ausgewertet. Die P-Wellenmodelle, die für alle drei seismischen Profile erstellt wurden, zeigen den Alaunschiefer zwischen dem Komstad Kalkstein, der den Alaunschiefer überdeckt, und der Læså Sandsteinformation, die die Basis der Modelle bildet. Für die Schwarzschieferschicht ergeben sich mit rund 3 km/s deutlich geringere P-Wellengeschwindigkeiten als für die umgebenden Gesteine. Zwei seismische Profile liegen direkt an einer der Bohrungen, für die verschiedene Bohrloch-Logs durchgeführt wurden. Der Vergleich des Sonic-Logs mit den vertikalen Geschwindigkeitsprofilen beider Modelle am Bohrpunkt zeigt eine sehr gute übereinstimmung aller Geschwindigkeiten. Dies ist ein Indiz für die Plausibilität der durchgeführten Laufzeittomographie. Um die Reservoireigenschaften der Schwarzschieferschicht einordnen zu können, wurde versucht, die seismischen Geschwindigkeiten mit dem Gehalt an organischem Material zu korrelieren. Ohne geeignete Kalibrierung ist diese Korrelation schwierig, kann aber mit Hilfe der Tomographieergebnisse ein zweidimensionales Abbild der Verteilung des organischen Materials im Untergrund liefern. Auch das S-Wellengeschwindigkeitsmodell, welches mit der Oberflächenwelleninversion der Vibroseisdaten erstellt wurde, bildet den Alaunschiefer gut ab. Hierbei zeigen sich S-Wellengeschwindigkeiten um 2 km/s. Obwohl jeweils nur 1D-Modelle für jede Quellposition bestimmt wurden, ergibt sich für die gesamte Untergrundstruktur des untersuchten Profils ein einheitliches Bild der Geschwindigkeiten. Einen sehr neuen Ansatz bildet die Anwendung der seismischen Interferometrie auf ein sehr kleines Untersuchungsgebiet und über einen sehr kurzen Zeitraum. Neu ist außerdem, dass für die Bestimmung der endgültigen Interferogramme nur Zeitfenster der Kreuzkorrelationen ausgewählt werden, in denen die Signalqualität hinreichend gut ist. In den berechneten Kreuzkorrelationen sind sogar P-Wellen enthalten, was auf die geringen Abstände der seismischen Rekorder zurück zu führen ist. Bei den Labormessungen wurden die Raumwellen für verschiedene Drücke und Temperaturen aufgezeichnet. Die Messungen der Geschwindigkeiten sowohl parallel als auch senkrecht zur Schichtung der Proben zeigen eine starke Anisotropie für die P-Welle. Dagegen scheint die S-Wellengeschwindigkeit fast unabhängig von der Ausbreitungsrichtung der Wellen zu sein. Auch das Verhältnis der Geschwindigkeiten weist starke Anisotropie auf. Für die Wellenausbreitung senkrecht zur Schichtung zeigen sich sehr niedrige Werte, die Werte für die Messungen parallel zur Schichtung sind dagegen deutlich erhöht. Ein interessanter Aspekt der aus den Labormessungen resultiert ist, dass die Geschwindigkeit der Messungen senkrecht zur Schichtung mit den Geschwindigkeitswerten der Feldmessungen übereinstimmen. Damit scheinen die Feldmessungen besonders die Ausbreitung der Wellen in vertikaler Richtung zu registrieren. Das Geschwindigkeitsverhältnis wurde auch mit den P- und S-Wellenmodellen der Feldexperimente berechnet. Auch hier hebt sich der Alaunschiefer mit deutlich verringerten Werten um 1.4 vom Umgebungsgestein ab. Solch geringe Werte für das Verhältnis der Geschwindigkeiten deutet auf den Gehalt von Gas im Schwarzschiefer. Mit der Kombination der verschiedenen Methoden ist es möglich, die seismische Antwort der Schwarzschieferschicht umfassend zu beschreiben und Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, ob die hier untersuchte Schwarzschieferschicht das Potenzial hat als Kohlenwasserstofflagerstätte zu fungieren.

The aim of this diploma thesis is to describe mechanisms involved in a lubricant film formation in textured conformal contacts. For exploring of the lubricant film formation, the method of optical interferometry is implemented on a pin-on-disc tribometer. That allows to study an influence of a texture on lubricant film thickness and coefficient of friction of textured samples. These samples have different parameters of a texture. On the basis of these effects and the visual image of the contact, the flow of lubricant in the contact area is described. Shallow dimples lead to larger film thickness in elasto-hydrodynamic lubrication regime. They act like a lubricant reservoir. Deep dimples positively affect film thickness in hydrodynamic lubrication regime, where the effect of shallow dimples descend. During experiments, the formation of a cavitation is observed. The cavitation causes a starvation of dimples in many cases. This leads to reducing of the lubricant film thickness. This effect can be eliminated by appropriate parameters of texture in operational conditions of elements.

This thesis addresses particular topics in the field of the length metrology for nanometrology. Nanometrology deals with dimensional measurements of micro- and nanostructures with a high spatial resolution. It typically combines a microscope imaging with a precise coordinate measurement, usually capable of nanometre resolution using the state-of-art laser interferometry techniques. The development in this field is driven, among others, by emerging advanced nanotechnologies that demand to push further the capabilities and limits of the interferometric techniques to make the nanometre-level dimensional measurement of nanostructures possible. The principal limitations of current systems are the environmental conditions and especially the fluctuations in the refractive index of air. The theoretical part of this thesis aim at analysis of individual parts of laser interferometer. I oriented myself on the study of their advantages/disadvantages and further also the possibilities of their industrial applications. The second part of the thesis presents my work that focused on the influence of the refractive index of air (RIA) on the measurement uncertainty. I experimentally demonstrated an interferometric system with a self-cancellation RIA fluctuations: a transparent photodetector is used for the measurement of the standing wave along the axis of a passive resonator, where the resonator also serves as a reference for the laser wavelength stabilisation. Another optical arrangement, based on a setup of several Michelson interferometers, represents a combination of an interferometer and a refractometer into a single system. This setup was used to study the behaviour of the ambient airflow with respect to the optical path difference and physical separation of the interferometer’s and refractometer’s path. Based on the experimental results I proposed new arrangements for shape measuring interferometers, which combine length interferometry and a tracking refractometer for the direct compensation of RIA fluctuations with geometrically adjacent optical beams. The results indicate an improvement in RIA fluctuation induced uncertainty by a factor of 100. Third part describes the design and implementation of interferometric systems for specific applications. For the industrial environment I developed a compact interferometric displacement gauge which is designed to allow nanometre level measurement using a simplified interferometer construction. For coordinate measurement of the position of the sample up to six degrees of freedom, I realised a compact modular interferometric system, which represents a unique setup together with a stabilised laser source. To measure the position of the sample in an electron beam writer chamber, I designed and implemented a differential interferometer that works in the near infrared domain and uses a new detection method developed for this system. In the fourth part I describe the realisation of a high-speed interferometer with a differential arrangement, which allows evaluation of high-cycle fatigue in material engineering. This method of studying high-cycle fatigue should be beneficial for both the basic research and the engineering practice.

The aim of this diploma thesis is to experimentally elucidate the connection between the friction of the specimen with the textured surface and the optical observation of the sliding contact surface. The thesis focuses on the configuration of the journal bearing. This configuration is achieved by replacing the block with a circular sapphire section on a block-on-ring tribometer. For exploring of the lubricant film formation, the method of optical interferometry and fluorescence is implemented on the block-on-ring tribometer. These adjustments allow examination of the effect of the textured surface on the friction coefficient and the thickness of the lubricant film. In a mixed mode, the textures cause a significant increase in friction values and reduce the thickness of the lubricant film. The negative influence of dimples increases with the increasing radial load size. In the hydrodynamic mode, the textures have a lower negative effect on the resulting values than in the mixed mode. The changes are dependent on the size of the radial load and the viscosity of the lubricant. In the hydrodynamic mode, cavitation was not observed, and the effect of the textured surface does not correspond to theoretical prerequisites, which is reflected by lower lubricant thickness and higher friction.

Tato diplomová práce se zabývá konstrukcí interferenčních zařízení pro výzkum měření fáze světla na mikro-strukturách a fáze plazmonů na nano-strukturách. V první kapitole je vybudován teoretický základ pro optiku a nano-fotoniku používané v budoucích kapitolách. Následně je popsána interference vln a jejich praktické použití pro prolomení difrakčního limitu pomocí holografie plazmonů. Prvním experimentální sestavou je Machův-Zehnderův holografický mikroskop. Je popsán způsob, jak ho sestavit z běžně dostupných součástek a jak je navržen ovládací software k jeho používání. Následně jsou popsány výsledky naměřené pomocí tohoto zařízení. V poslední kapitole se zaměříme na sestavení holografického SNOM přístroje pro studování plazmonů a jejich interference. Nejdříve popíšeme základní princip a navržení softwaru pro automatizaci měření, pro zrychlení vědeckých postupů. Nakonec předložíme výsledky měření mikroskopu.

The diploma thesis deals with the construction design of reflective type of holographic microscope together with the proposal for the mechanical imposition of optical elements. Thesis contains parts where the illumination beam tracing through the optical system is calculated and discussed, followed up with the accuracy requirements for rectification mechanisms and their design. The three-dimensional model of modularly solved microscope is presented in conclusion of this thesis together with selected microscope sub-assemblies.

This diploma thesis deals with the development of experimental apparatus for measuring the real contacts. Phase Shift Interferometry was used for measuring the contacts of steel or brass ball and glass plate. The approach which is desci-bed in this thesis is a unique. It was demonstrated, that the deformation of con-tact body is possible to determine. There is some discusion about final aplicati-on of this optic profilometry for measuring real contacts.

Disertační práce pojednává o polarizačních nedokonalostech optických komponentů, které jsou využívány ke kontrole a k transformaci polarizačního stavu světla. Získané teoretické výsledky jsou pak využity ve vybraných aplikacích, jež ke své činnosti využívají právě polarizace světla. Konkrétně se jedná o zařízení měřící vibrace oscilujících objektů, dále o interferenční měření dvojlomu v transparentních materiálech a konečně, o vybraná témata z optické kvantové komunikace.

This thesis deals with the experimental study of lubrication of hip joint replacements. The influence of the synovial fluid composition and the head material to the lubricating film thickness were asssesed by using a pendulum hip joint simulator. Both of these effects were assesed under static and dynamic loading conditions. The experimental results showed that the movement of the head against the cup is unnecessary for the separation of the rubbing surfaces by a layer of adsorbed proteins. Composition of the synovial fluid then significantly influences the thickness of the lubricating film. Two opposite extremes have been observed during tests with two model synovial fluids. The first fluid formed a very strong lubricating film. The second sample almost prevent adsorption of proteins and consequently formed only very thin lubricating film. The influence of the material is noticeable when comparing the results obtained with a metal head and ceramic heads. Metal head formes under the same conditions thicker lubricating film. This evidence may be partly influenced by different diametrical clearances, which were in the case of ceramic heads higher.