Dans le cadre d'un contrat CIFRE entre la société Thales L.A.S. France et le laboratoire XLIM (UMR 7252 du CNRS et de l'Université de Limoges), mon projet de thèse consiste à développer des architectures de fibres optiques dopées aux ions d'ytterbium pour l'amplification d'impulsions avec une haute puissance crête à 1 µm dans l'optique de réaliser une combinaison cohérente de faisceau afin d'obtenir une source laser avec une très haute puissance crête et une haute cadence de répétition. Basé sur un design de fibres à large cœur appelées FA-LPF, deux axes de développement sont abordés. Le premier concerne l'amélioration des tolérances à une courbure externe appliquée sur les FA-LPFs. A l'aide d'une étude numérique, une stratégie novatrice est mise en place pour mitigé les effets d'une courbure. L'architecture est alors dénommée FA-LPF assistée par saut d'indice. Une émission laser monomode en régime continu d'une puissance optique de 65 W est démontrée avec un rayon de courbure de 60 cm pour un diamètre de mode de 47 µm. Le second axe est l'implémentation du contrôle de la polarisation dans les FA-LPFs. L'objectif est d'obtenir un signal linéairement polarisé. Plusieurs architectures testées numériquement permettent une propagation à polarisation linéaire unique dans des structures passives sur un large spectre optique, avec notamment une propagation monomode à polarisation unique à 1400 nm pour un diamètre de cœur de 140 µm. La meilleure des quatre, appelée FA-LPF 4+2 SAP, est fabriquée avec des dopants actifs d'ytterbium. En raison de défauts de fabrication, les fibres obtenues sont à maintien de polarisation. Un ratio de polarisation de 17 dB est obtenu en configuration amplification en régime continu avec un gain de 24 dB (une puissance émise de 50 W). / As part of a CIFRE contract between Thales L.A.S. France and the XLIM laboratory (UMR 7252 of the CNRS and the University of Limoges), my thesis project consists in the development of ytterbium-doped optical fiber architectures for pulses amplification with high peak power at a wavelength of 1 µm in order to achieve a coherent beam combination to obtain a laser source with both a very high peak power and a high repetition rate. Based on a large-core fibre design called FA-LPF, two development axes are addressed. The first one concerns the tolerances improvement to an external bending applied on the FA-LPF. With the help of a numerical study, an innovative strategy is implemented to mitigate the effects of bending. The architecture is then called step-index assisted FA-LPF. A single a singlemode laser emission in continuous regime with an optical power of 65 W is demonstrated with a 60 cm bending radius for a 47 µm mode field diameter. The second axis is the implementation of the polarisation control in FA-LPFs. The goal is to obtain a linearly polarised signal. Several numerically tested architectures allow single linear polarisation propagation in passive structures over a broadband optical spectrum, including a singlemode single-polarisation propagation at 1400nm for a core diameter of 140 µm. The best architecture, called FA-LPF 4+2 SAP, is fabricated with active ytterbium dopants. Due to manufacturing defects, the obtained fibres act as polarisation maintaining fibres. A polarisation extinction ratio of 17 dB is obtained in an amplification configuration in continuous regime with 24 dB of gain (an emitted power of 50 W).

Soil freezing and thawing processes are of particular importance for agricultural areas. For example, frozen soils can increase the runoff during snowmelt in the spring. Freezing and thawing also have a direct influence on the sowing and harvesting dates, as well as on the crop yield. A better understanding of those phenomena is therefore important, and several researchers focused on this topic in the past. Due to its sensitivity to changes in the state of water, microwave remote sensing is an appropriate tool for that purpose. The main objective of this study is to monitor soil freezing and thawing processes using AMSR-E and RADARSAT-2 polarimetric data acquired over an agricultural area located near Saskatoon (Saskatchewan). With AMSR-E data, the goals are to compare different combinations of frequencies for the spectral gradient's algorithm regarding their capacity for detecting frozen soils, and to analyze the temporal dynamics of the brightness temperature in order to find a new indicator of soil freezing. As for RADARSAT-2 data, several polarimetric parameters and techniques are tested in order to identify soil freezing. For the first part concerning AMSR-E data, a global precision for the discrimination of frozen and thawed soils higher than 90% was obtained with the spectral gradient's algorithm, for the combinations including high (18.7 and 36.5 GHz) and low (6.9 and 10.7 GHz) frequencies as well as for the one using only high frequencies. It is shown that, for the combination based on the 18.7 and 36.5 GHz frequencies, results are improved when a negative threshold is used for the spectral gradient. When high and low AMSR-E frequencies are combined, a null threshold is on the contrary appropriate, which constitutes an operational advantage. A new algorithm for detecting frozen soils, based on a thresholding approach applied to the spectral gradient of polarization difference and the brightness temperature at 36.5 GHz, was also proposed. The performances of the new algorithm to discriminate frozen and thawed soils are very similar to those obtained using the spectral gradient of brightness temperature (global precision around 90% and probability of detecting frozen soils between 70% and 85%). The performances are also slightly higher for the combinations including the lower AMSR-E frequencies. However, annual statistics for the spectral gradient of polarization difference are required to calculate the thresholds. The results obtained with AMSR-E data highlight the relevance of including SMOS L-band brightness temperatures for the calculation of brightness temperature and polarization difference spectral gradients. The qualitative analysis of the results obtained using RADARSAT-2 data shows that surface scattering dominates volume scattering for frozen soils, which can be explained by the rough fields in the study area, as compared to the signal's wavelength (C-band). Nevertheless, several polarimetric parameters indicate a slight increase of the volume scattering in frozen soils, which is theoretically expected. This was observed for the linear and circular depolarization ratios, the amplitude of the HHVV, RLLL and RLRR correlation coefficients, as well as for the pedestal height. Also, the entropy and [alpha overline]-angle of the Cloude-Pottier target decomposition increase slightly in frozen soils ; the same is true for the volume scattering component of the Freeman-Durden and Yamaguchi target decompositions, with an equivalent decrease of the surface scattering component. Despite these interesting observations, a quantitative analysis of the results is necessary in order to evaluate the usefulness of polarimetry regarding the detection of frozen soils. This would allow the validation of the behavior, possibly caused by soil freezing, of the mean value and the standard deviation of the HHVV phase difference and the standard deviation of the RLLL and RLRR phase differences.

Rotational polarisation effects have been investigated in the rotationally inelastic collisions of NO(X) and Ar by means of theoretical and experimental methods. Rotational polarisation describes the correlation between the <strong>k</strong>–<strong>k'</strong>–<strong>j'</strong> vectors, that is the initial and final relative velocities of the colliding partners and the final rotational angular momentum of the diatom, respectively. The simplest types of polarisation are the rotational orientation, or preferred sense of rotation, and the rotational alignment, or preferred plane of rotation. They are quantised by the renormalised polarisation dependent differential cross sections (PDDCSs) In this thesis the theoretical methods included exact quantum mechanical, quasi- classical trajectory and Monte Carlo classical hard shell calculations. Various features of the interaction potential influence differently the polarisation dynamics. The effects of attraction and soft repulsion were elucidated employing a number of differently modified potentials. The rotational alignment is primarily determined by a classical impulsive, or hard shell mechanism at a collision energy of 66 meV. The attractive and soft repulsive forces only perturb this underlying mechanism. On the other hand, the parity dependent oscillations of the open shell alignment moments are due to differences between the quantum mechanical differential cross sections. It has been shown the bigger the well depth compared to the collision energy, the less applicable becomes the classical hard shell model to describe rotational alignment. The quantum mechanical rotational alignment in the collisions of hard shells was also calculated. The classical and quantum mechanical hard shell models predict different rotational alignment. Nevertheless, the classical alignment is a good approximation to the exact quantum mechanical results. The rotational orientation is much more sensitive to the details of the interaction potential. It does not exist in the classical description of hard shell collisions, if the system exhibits certain symmetry properties. The attraction and finite range repulsion break this symmetry and leads to the molecule having a preferred sense of rotation. In general there is non-vanishing rotational orientation in the collisions of a hard shell in the framework of quantum mechanics. This is due to the finite spatial and temporal interaction of the colliding partners. Quantum mechanical interference effects also play an important role in this phenomenon. The rotational alignment was experimentally determined in the collisions of NO(X) and Ar at collision energy of 66meV with a hexapole state selective ion-imaging apparatus. An algorithm was developed based on the Fourier moment analysis to extract rotational polarisation information from the experimental ion images. It is fast and robust and can also be of used to simulate experimental images. This algorithm was used to retrieve the experimental renormalised PDDCSs ion images. The measurements confirmed that a classical, impulsive dynamics is mainly responsible for the rotational alignment in these collisions.

Kärnkraftsverkens materialgrupp söker nya alternativa material som är nötnings- och korrosionsbeständiga samt koboltfria. Ett möjligt alternativ är ett koboltfritt, martensitiskt, rostfritt stål av vilket komponenter tillverkas genom 3D-skrivning. Dokumenteringen av egenskaperna hos detta material är ännu inte komplett. I detta arbete har en sådan legering, benämnd VRF, analyserats. Korrosionstester utförda på legeringen före och efter värmebehandling visar att materialets korrosionsmotstånd minskat signifikant efter värmebehandlingen, dock påverkar inte materialets uppbyggnadsriktning korrosionsegenskaperna hos materialet, då både kort- och långsidan ger liknande resultat på korrosionsmätningarna. Analys av mikrostrukturen visar att en betydande volym av materialet utgörs av sekundära faser, såsom nitrider och karbider. Ingen stor skillnad i sammansättningen av, eller mängden av, sekundära faser kunde ses före och efter värmebehandling av legeringen. Materialets hårdhet mättes i olika områden av både det värmebehandlade och ej värmebehandlade materialet. I det ej värmebehandlade provet var hårdheten förhållandevis låg, men homogen genom hela provet. Hårdheten i det värmebehandlade provet var högre, men var inte homogen, utan varierade mycket i provet. Orsaken till variationen i hårdhet och de oväntat låga värdena tros vara en ej optimerad värmebehandlingsprocess. Då materialet har en relativt låg hårdhet och lågt korrosionsmotstånd är slutsatsen från detta arbete att materialet behöver genomgå en mer optimerad värmebehandlingsprocess innan det kan vara ett lämpligt alternativ inom kärnkraftsindustrin.

Magnetic fields are present throughout the universe and are very important for many astrophysical processes. Magnetic field influences a star throughout its life and affects nearby objects such as planets. Stellar magnetic field can be detected by measuring the Zeeman splitting of spectral lines in the intensity spectra (Stokes I) if the field is strong, or by analyzing polarization spectra if the field is weak. Magnetic fields in stars similar to the Sun are ubiquitous but, in general, relatively weak. Until recently these fields were detected through circular polarization (Stokes V) only since linear polarization (Stokes QU) is significantly weaker. The information embedded in different Stokes spectra is used for reconstruction of the surface magnetic field topology with Zeeman Doppler imaging (ZDI) technique. However, cool stars often have complex field geometries and this, combined with a low field strength, partial Stokes parameter observations and the presence of cool spots, makes accurate magnetic mapping difficult. We have performed numerical tests of ZDI to investigate some of the problems of magnetic inversions and ways to overcome them. The most reliable results were found when magnetic field and temperature inhomogeneities were modelled simultaneously and all four Stokes parameters were included in the reconstruction process. We carried out observations of active cool stars in all four Stokes parameters trying to find an object with linear polarization signatures suitable for ZDI. The RS CVn star II Peg was identified as a promising target, showing exceptionally strong linear polarization signatures. We reconstructed the magnetic field in II Peg using full Stokes vector observations for the first time in a cool star. Compared to the magnetic maps recovered from the Stokes IV spectra, the four Stokes parameter results reveal a significantly stronger and more complex surface magnetic field and a more compact stellar magnetosphere. Spectropolarimetric observations and magnetic inversions can also be used to investigate magnetic activity of the young Sun and its implications for the solar system past. To this end, we studied a sample of six stars with parameters very similar to the present Sun, but with ages of only 100-650 Myr. Magnetic field maps of these young solar analogues suggest a significant decrease of the field strength in the age interval 100-250 Myr and a possible change in the magnetic field topology for stars older than about 600 Myr.

International Telemetering Conference Proceedings / October 28-31, 1996 / Town and Country Hotel and Convention Center, San Diego, California / The tracking system is part of a telemetry ground station being developed for the UK Ministry of Defence. The design objective is a self-contained transportable system for field use in a vehicle or workshop environment, so that the system components are required to be man portable. Comprehensive facilities are required for the reception, display and analysis of telemetry data from a remote 1430-1450MHz airborne source at ranges of up to 205km. Since tracking over water is a prime requirement the system must accommodate severe multipath fading. A detailed analysis of the link budget indicates that there is a major conflict between cost, portability, antenna size and the receiver complexity required to achieve a satisfactory performance margin. A baseline system is analysed using a four foot antenna. Methods for improving the performance are then considered including polarisation, frequency and space diversity coupled with alternative antenna types and configurations. The optimum solution utilises two six foot diameter shaped beam single axis antennas of unique design in conjunction with a receiving system which economically combines the elements of polarisation, frequency and space diversity.

Cette thése est dédiée à la mesure des anisotropies du Fond Diffus Cosmologique (CMB) ainsi qu'à la caractérisation des émissions d'avant-plan galactiques. Les travaux que nous avons réalisés s'inscrivent dans le cadre de la préparation à l'analyse des données du satellite PLANCK. Cette thèse débute pas une description du modèle de Big Bang chaud et de la physique du CMB. Ensuite un état des lieux des expériences dédiées à la mesure du CMB est dressé, donnant lieu à la présentation des expériences Archeops, WMAP et PLANCK. Une deuxième partie est dédiée à la présentation des émissions galactiques diffuses puis à l'étude de ces émissions dans le plan galactique, permettant d'établir des cartes partielles des variations spatiales de la température des grains de poussière et des indices spectraux des émissions synchrotron et de poussière. Une troisième partie est dédiée à l'étude des deux principales émissions galactiques polarisées diffuses : les émissions synchrotron et de la poussière. Nous avons étudié des modèles effectifs de ces émissions basés sur l'utilisation de cartes-patron. Ensuite nous avons construit des modèles basés sur la physique de ces émissions et les avons comparés aux données Archeops et WMAP afin de contraindre les paramètres de ces modèles. Ceci nous permet de proposer pour la première fois un modèle cohérent de ces deux émissions. Ensuite nous fournissons une méthode pour améliorer ces contraintes à l'aide des données PLANCK. Dans une dernière partie nous étudions les spectres de puissance angulaires de ces émissions galactiques et estimons la contamination du signal CMB par ces émissions d'avant-plan. Enfin nous proposons une méthode pour minimiser la contamination du signal CMB de PLANCK par l'émission de la poussière.

Les particules cométaires sont des témoins de l’évolution du système solaire, dont les caractéristiques peuvent être estimées à partir de la lumière qu’elles diffusent et émettent. Je montre qu’un modèle de diffusion lumineuse par un nuage d’agrégats fractals et de sphéroïdes permet d’interpréter, en fonction de la distribution en taille et des matériaux constitutifs, des observations polarimétriques en angle de phase et longueur d'onde. Le modèle est en particulier appliqué à la comète Hale-Bopp, et au milieu interplanétaire en modélisant aussi les observations thermiques. Je développe des outils de diffusion lumineuse (numériques et expérimentaux) pour analyser des agrégats analogues aux particules protoplanétaires qui seront formés avec ICAPS à bord de l’ISS. De façon complémentaire, une simulation expérimentale en vol parabolique avec PROGRA2 me permet de déterminer les propriétés physiques de microparticules d’intérêt astrophysique par des mesures polarimétriques.

Un néphélomètre polaire de laboratoire a été développé afin de mesurer la diffusion de la lumière suivant 2 directions de polarisation par des particules. Les concentrations minimales détectables et l'incertitude de mesure ont été évaluées. Une méthode d'inversion de ces données par une look-up table a été développée afin de restituer l'indice de réfraction complexe et la granulométrie des particules sphériques. Les résultats sont que pour les particules faiblement absorbantes seule la partie réelle peut être chiffrée. Si les particules sont fortement absorbantes seule la partie imaginaire est retrouvée. Autrement la méthode restitue l'indice de réfraction complexe et la granulométrie. Cette méthode, utilisée avec des mesures réelles collectées en laboratoire ainsi qu'avec des mesures collectées en nuage (2 nuages,1 contrail) avec un néphélomètre aéroporté, a montré de bonnes performances. Ceci a mis en évidence que les particules des contrails ne sont pas des particules d'eau sphériques.

Le travail réalisé dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre d'une expérience effectuée à l'institut Paul Scherrer (PSI) et dédiée à la mesure du moment dipolaire électrique du neutron (nEDM). Une sensibilité de 1027 e.cm est attendue à la fin 2013. La mesure est réalisée avec des neutrons ultra-froids (UCN) polarisés. Pour ce faire, de nouveaux systèmes de polarisation, de transport et d'inversion de spin ont été réalisés. Leur étude est présentée dans ce mémoire. Ils sont actuellement utilisés auprès de l'expérience. Grâce à des mesures de champs magnétiques effectuées sur le spectromètre, des simulations de champs réalisées avec les codes Radia et Maentouch, ainsi qu'à des simulations Monte-Carlo effectuées avec le code Geant4, l'efficacité du dispositif de polarisation a été calculée. L'efficacité mesurée en direct est de 88.5 0.3%, soit légèrement moins que la valeur attendue de 95%. Par ailleurs, la prise de données préliminaire effectuée en octobre 2011 a permis de déterminer certains des paramètres fondamentaux de l'expérience, tel les constantes de temps de remplissage, de stockage et de dépolarisation longitudinale du spectromètre. Ces paramètres sont encourageants pour la suite de l'expérience.