Cette thèse regroupe plusieurs travaux de combinatoire énumérative sur les permutations et permutations d'ensemble. Elle comporte 4 parties.Dans la première partie, nous répondons aux conjectures de Steingrimsson sur les partitions ordonnées d'ensemble. Plus précisément, nous montrons que les statistiques de Steingrimsson sur les partitions ordonnées d'ensemble ont la distribution euler-mahonienne. Dans la deuxième partie, nous introduisons et étudions une nouvelle classe de statistiques sur les mots : les statistiques "maj-inv". Ces dernières sont des interpolations graphiques des célèbres statistiques "indice majeur" et "nombre d'inversions". Dans la troisième partie, nous montrons que la distribution conjointe des statistiques"nombre de croisements" et "nombre d'imbrications" sur les partitions d'ensemble est symétrique. Nous étendrons aussi ce dernier résultat dans le cadre beaucoup plus large des 01-remplissages de "polyominoes lunaires".La quatrième et dernière partie est consacrée à l'étude combinatoire des q-polynômes de Laguerre d'Al-Salam-Chihara. Nous donnerons une interprétation combinatoire de la suite de moments et des coefficients de linéarisations de ces polynômes.

Une large classe de systèmes physiques peut être représentée à l'aide du modèle de Volterra. Il a notamment été montré que tout système non-linéaire, invariant dans le temps et à mémoire évanouissante peut être représenté par un modèle de Volterra de mémoire et d¤ordre finis. Ce modèle est donc particulièrement attrayant pour les besoins de modélisation et d'identification de systèmes non-linéaires. Un des atouts majeurs du modèle de Volterra est la linéarité par rapport à ses paramètres, c¤est à dire les coefficients de ses noyaux. Cette caractéristique permet d'étendre à ce modèle certains résultats établis pour l'identification des modèles linéaires. Il est à noter que le modèle de Volterra peut, par ailleurs, être vu comme une extension naturelle de la notion de réponse impulsionnelle des systèmes linéaires aux systèmes non-linéaires. Toutefois, certaines limitations sont à circonvenir: un nombre de paramètres qui peut être très élevé et un mauvais conditionnement de la matrice des moments de l'entrée intervenant dans l¤estimation du modèle au sens de l¤erreur quadratique moyenne minimale (EQMM). Il est à noter que ce mauvais conditionnement est aussi à l¤origine de la lenteur de convergence des algorithmes adaptatifs de type LMS (Least Mean Squares). Cette thèse traite principalement de ces deux questions. Les solutions apportées sont essentiellement basées sur la notion d'orthogonalité. D'une part, l'orthogonalité est envisagée vis à vis de la structure du modèle en développant les noyaux de Volterra sur une base orthogonale de fonctions rationnelles. Ce développement est d'autant plus parcimonieux que la base est bien choisie. Pour ce faire, nous avons développé de nouveaux outils d'optimisation des bases de Laguerre et BFOR (Base de Fonctions Orthonormales Rationnelles) pour la représentation des noyaux de Volterra. D'autre part, l'orthogonalité est envisagée en rapport avec les signaux d'entrée. En exploitant les propriétés statistiques de l¤entrée, des bases de polynômes orthogonaux multivariables ont été construites. Les paramètres du modèle de Volterra développé sur de telles bases sont alors estimés sans aucune inversion matricielle, ce qui simplifie significativement l¤estimation paramétrique au sens EQMM. L¤orthogonalisation des signaux d¤entrée a aussi été envisagée via une procédure de Gram-Schmidt. Dans un contexte adaptatif, il en résulte une accélération de la convergence des algorithmes de type LMS sans un surcoût de calcul excessif. Certains systèmes physiques peuvent être représentés à l¤aide d¤un modèle de Volterra simplifié, à faible complexité paramétrique, tel que le modèle de Hammerstein et celui de Wiener. C¤est le cas d¤un canal de communication représentant l'accès à un réseau sans fil via une fibre optique. Nous montrons notamment que les liaisons montante et descendante de ce canal peuvent respectivement être représentées par un modèle de Wiener et par un modèle de Hammerstein. Dans le cas mono-capteur, en utilisant un précodage de la séquence d'entrée, nous développons une solution permettant de réaliser l'estimation conjointe du canal de transmission et des symboles transmis de manière semiaveugle. Il est à noter que, dans le cas de la liaison montante, une configuration multi-capteurs peut aussi être envisagée. Pour une telle configuration, grâce à un précodage spécifique de la séquence d¤entrée, nous exploitons la diversité spatiale introduite par les capteurs et la diversité temporelle de sorte à obtenir une représentation tensorielle du signal reçu. En appliquant la technique de décomposition tensorielle dite PARAFAC, nous réalisons l'estimation conjointe du canal et des symboles émis de manière aveugle. Mots clés: Modélisation, Identification, Bases orthogonales, Base de Laguerre, Base de fonctions orthonormales rationnelles, Polynômes orthogonaux, Optimisation de pôles, Réduction de complexité, Egalisation, Modèle de Volterra, Modèle de Wiener, Modèle de Hammerstein, Décomposition PARAFAC.

Cette thèse porte sur le façonnage de lasers par holographie en vue de créer des potentiels dipolaires pour les atomes froids. Le dispositif expérimental utilisé pour façonner le laser et modifier sa phase est un modulateur spatial de lumière (SLM). Grâce à ce SLM, il est possible de fabriquer des faisceaux dont le centre est noir, appelés faisceaux creux. Ces derniers sont de bons candidats pour piéger des atomes froids lorsqu'ils sont utilisés avec un laser désaccordé vers le bleu. Les atomes sont alors attirés vers le centre noir du faisceau ce qui limite les pertes d'atomes par émission spontanée. Nous avons ainsi généré des modes de Laguerre-Gauss LG0l quasi-purs dans lesquels nous avons guidé des atomes froids. L'avantage de ces modes est que l'hologramme permettant de les produire, une hélice de phase, est analytique. Des résultats quantitatifs sur l'efficacité du guidage d'atomes dans ces modes ont été obtenus et comparés à un modèle calculant l'efficacité de capture. Dans la seconde partie de ce travail, nous nous sommes intéressés à modifier l'hologramme en hélice analytiquement pour générer d'autres faisceaux creux. Afin de savoir quelle phase appliquer sur le SLM, nous avons développé un modèle pour connaître les caractéristiques du faisceau fabriqué en tout point de l'axe de propagation. Ce modèle est basé sur la décomposition du champ sur la base des modes de Laguerre-Gauss LGpl . Nous avons ainsi généré une ouverture dans la circonférence des Laguerre-Gauss et fabriqué des croix se transformant en polygones au cours de leur propagation. Ces potentiels permettent d'envisager de nouvelles expériences dont l'étude des systèmes chaotiques.

This thesis is divided into three parts. In the first part we study mixed norm estimates for Riesz transforms associated with various differential operators. First we prove the mixed norm estimates for the Riesz transforms associated with Dunkl harmonic oscillator by means of vector valued inequalities for sequences of operators defined in terms of Laguerre function expansions. In certain cases, the result can be deduced from the corresponding result for Hermite Riesz transforms, for which we give a simple and an independent proof. The mixed norm estimates for Riesz transforms associated with other operators, namely the sub-Laplacian on Heisenberg group, special Hermite operator on C^d and Laplace-Beltrami operator on the group SU(2) are obtained using their L^pestimates and by making use of a lemma of Herz and Riviere along with an idea of Rubio de Francia. Applying these results to functions expanded in terms of spherical harmonics, we deduce certain vector valued inequalities for sequences of operators defined in terms of radial parts of the corresponding operators. In the second part, we study the chaotic behavior of the heat semigroup generated by the Dunkl-Laplacian ∆_κ on weighted L^P-spaces. In the general case, for the chaotic behavior of the Dunkl-heat semigroup on weighted L^p-spaces, we only have partial results, but in the case of the heat semigroup generated by the standard Laplacian, a complete picture of the chaotic behavior is obtained on the spaces L^p ( R^d,〖 (φ_iρ (x ))〗^2 dx) where φ_iρ the Euclidean spherical function is. The behavior is very similar to the case of the Laplace-Beltrami operator on non-compact Riemannian symmetric spaces studied by Pramanik and Sarkar. In the last part, we study mixed norm estimates for the Cesáro means associated with Dunkl-Hermite expansions on〖 R〗^d. These expansions arise when one considers the Dunkl-Hermite operator (or Dunkl harmonic oscillator)〖 H〗_κ:=-Δ_κ+|x|^2. It is shown that the desired mixed norm estimates are equivalent to vector-valued inequalities for a sequence of Cesáro means for Laguerre expansions with shifted parameter. In order to obtain the latter, we develop an argument to extend these operators for complex values of the parameters involved and apply a version of Three Lines Lemma.

<p>We study the expansions of the elements in <em>S</em>(ℝ₊^d) and <em>S</em>&#39;(ℝ₊^d) with respect to the Laguerre orthonormal basis. As a consequence, we obtain the Schwartz kernel theorem for <em>S</em>(ℝ₊^d) and <em>S</em>&#39;(ℝ₊^d). Also we give the extension theorem of Whitney type for <em>S</em>(ℝ₊^d). Next, we consider the G-type spaces i.e. the spaces <em>G</em>_{<em>&alpha;</em>}^{<em>&alpha;</em>}(ℝ₊^d), &alpha;&ge;1&nbsp; and their dual spaces which can be described as analogous to the Gelfand-Shilov spaces and their dual spaces. Actually, we show the exist-ence of the topological isomorphism between the <em>G</em>-type spaces and the subspaces of the Gelfand-Shilov spaces <em>S</em>_&alpha;/2^&alpha;/2(ℝ^d), &alpha;&ge;1&nbsp;consisting of &quot;even&quot; functions. Next, we show that the Fourier Laguerre coecients of the elements in the <em>G</em>-type spaces and their dual spaces characterize these spaces through the exponential and sub-exponentia l growth of the coecients. We provide the full topological description and the kernel theorem is proved. Also two structural theorems for the dual spaces of <em>G</em>-type spaces are obtained. Furthemore, we dene the new class of the Weyl pseudo-dierential operators with radial symbols belonging to the G-type spaces and their dual spaces. The continuity properties of this class of pseudo-dierential operators over the Gelfand-Shilov type spaces and their duals are proved. In this way the class of the Weyl pseudo-dierential operators is extended to the one with the radial symbols with the exponential and sub-exponential growth rate.</p> / <p>Proučavamo razvoje elemenata iz <em>S</em>(ℝ₊^d) i <em>S</em>&#39;(ℝ₊^d) preko Lagerove ortonormirane baze. Kao posledicu dobijamo &Scaron;varcovu teoremu o jezgru za preko Lagerove ortonormirane baze. Kao posledicu dobijamo &Scaron;varcovu teoremu o jezgru za <em>S</em>(ℝ₊^d) i <em>S</em>&#39;(ℝ₊^d). Takođe, pokazujemo i Teoremu Vitnijevog tipa za <em>S</em>(ℝ₊^d) . Zatim, posmatramo prostore G-tipa i.e. prostore <em>G</em>_&alpha;^&alpha;(ℝ^d), &alpha; &ge; 1 i njihove duale koji su analogni sa Geljfand-&Scaron;ilovim prostorima i njihovim dualima. Zapravo, pokazujemo da postoji topolo&scaron;ki izomorfizam između prostora <em>G</em>-tipa i potprostora Geljfand-&Scaron;ilovih prostora <em>S</em>_&alpha;/2^&alpha;/2(ℝ^d), &alpha; &ge; 1 koji sadrže &quot;parne&quot; funkcije. Dalje, dokazujemo da Furije Lagerovi koeficijenti elemenata iz prostora <em>G</em>-tipa i njihovih duala karakteri&scaron;u ove prostore kroz eksponencijalni i sub-eksponencijalni rast tih koeficijenata. Opisujemo topolo&scaron;ku strukturu ovih prostora i dajemo &Scaron;varcovu teoremu o jezgru. Takođe, dve strukturalne teoreme za duale prostora <em>G</em>-tipa su dobijene. Dalje, defini&scaron;emo novu klasu Vejlovih pseudo-diferencijalnih operatora sa radijalnim simbolima koji se nalaze u prostorima <em>G</em>-tipa i njihovim dualima. Pokazana je neprekidnost ove klase Vejlovih pseudo-diferencijalnih operatora na prostorima Geljfand-&Scaron;ilova i na njihovim dualima. Na ovaj način klasa Vejlovih pseudo-diferencijalnih operatora je pro&scaron;irena na radijalne simbole koji imaju eksponencijalni i sub-eksponencijalni rast.</p>

Markov-type inequalities provide upper bounds on the norm of the (higher order) derivative of an algebraic polynomial in terms of the norm of the polynomial itself. The present thesis considers the cases in which the norms are of the Laguerre, Gegenbauer, or Hermite type, with respective weights chosen differently on both sides of the inequality. An answer is given to the question on the best constant so that such an inequality is valid for every polynomial of degree at most n. The demanded best constant turns out to be the operator norm of the differential operator. The latter conicides with the tractable spectral norm of its matrix representation in an appropriate set of orthonormal bases. The methods to determine these norms vary tremendously, depending on the difference of the parameters accompanying the weights. Up to a very small gap in the parameter range, asymptotics for the best constant in each of the aforementioned cases are given. / Markovungleichungen liefern obere Schranken an die Norm einer (höheren) Ableitung eines algebraischen Polynoms in Bezug auf die Norm des Polynoms selbst. Diese vorliegende Arbeit betrachtet den Fall, dass die Normen vom Laguerre-, Gegenbauer- oder Hermitetyp sind, wobei die entsprechenden Gewichte auf beiden Seiten unterschiedlich gewählt werden. Es wird die kleinste Konstante bestimmt, sodass diese Ungleichung für jedes Polynom vom Grad höchstens n erfüllt ist. Die gesuchte kleinste Konstante kann als die Operatornorm des Differentialoperators dargestellt werden. Diese fällt aber mit der Spektralnorm der Matrixdarstellung in einem Paar geeignet gewählter Orthonormalbasen zusammen und kann daher gut behandelt werden. Zur Abschätzung dieser Normen kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, die durch die Differenz der in den Gewichten auftretenden Parameter bestimmt werden. Bis auch eine kleine Lücke im Parameterbereich wird das asymptotische Verhalten der kleinsten Konstanten in jedem der betrachteten Fälle ermittelt.

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Light can exert optical forces on matter. In the macroscopic world these forces are minuscule, but on the microscopic or atomic scale, these forces are large enough to trap and manipulate particles. They may even be used to cool atoms to a fraction of a degree above absolute zero. This thesis details a number of experiments concerned with the optical manipulation of atoms and micron-size particles using free space light beams and photonic crystal fibres. Two atom guiding experiments are described. In the first experiment, a spatial light modulator is used to generate higher blue-detuned azimuthal Laguerre-Gaussian LG) beams, which are annular beams with a hollow core. These LG beams are then used to guide laser cooled rubidium-85 atoms within the dark core over a distance of 30 mm. The second atom guiding experiment involves attempting to guide laser cooled and thermal rubidium atoms through a hollow-core photonic crystal fibre using red-detuned light. Hollow-core photonic crystal fibres are fibres that are able to guide light with low attenuation within a hollow core. For this experiment a hot wire detection system was designed, along with a number of complex vacuum systems. The first dual-beam fibre trap for micron-size particles constructed using endlessly single-mode photonic crystal fibre (ESM-PCF) is described. The characteristics of dual-beam fibre traps are governed by the fibres used. As ESM-PCF has considerably different properties in comparison to conventional single- or multimode fibres, this dual beam ESM-PCF trap exhibits some novel characteristics. I show that the dual beam ESM-PCF trap can form trapping, repulsive and line potentials; an interference-free ‘white light’ trap; and a dual-wavelength optical conveyor belt.

Ce travail est consacré à l'étude de structures cellulaires bidimensionnelles et notamment à leur évolution au cours du temps. Après une phase transitoire (dont la durée dépend de l'ordre initial de la structure) l'évolution atteint généralement un régime stationnaire (où l'aire moyenne des cellules varie linéairement avec le temps et où les propriétés sans dimension, telles que le désordre topologique et la distribution des nombres de côtés des cellules, sont invariantes). Une méthodologie d'analyse d'images a été mise au point pour caractériser les structures à un instant donné. Leurs propriétés métriques et topologiques sont déterminées en tenant compte d'une correction de biais statistique. Nous avons réalisé des expériences portant sur des mousses de savon bidimensionnelles (réalisées entre deux plaques). Un système de drainage a également été mis en place dans le but de conserver l'épaisseur des arêtes constante au cours de l'évolution. Lorsque l'état initial de la structure est très ordonné, le stade transitoire est très long, ce qui limite notre étude à cette seule phase de l'évolution. En revanche, nous avons pû étudier le régime stationnaire en partant de structures initiales désordonnées et en particulier déterminer la valeur du désordre topologique dans cette phase. Cette valeur semble dépendre de la composition du liquide moussant, de la taille de la boîte contenant la mousse, mais apparemment pas du drainage. Des simulations ont été effectuées à l'aide d'un programme développé par H. Telley à l'EPFL. Ce programme est fondé sur l'utilisation des complexes de Laguerre bidimensionnels et périodiques. Ces simulations ont fourni des résultats comparables à ceux observés pour les mousses, mais également pour les polycristaux, grâce à l'ajustement d'un paramètre distributif. Celui-ci est relié de façon simple aux transformations topologiques élémentaires intervenant au cours de l'évolution. La validation du programme a été effectuée non seulement pour le régime stationnaire mais aussi pour le régime transitoire (pour les mousses de savon)

Les ondes gravitationnelles sont des perturbations de l'espace-temps qui pourraient être détectées par un interféromètre de Michelson avec cavités Fabry-Perot. Plusieurs interféromètres sont à présent en opération: LIGO, Virgo, GEO. Ces instruments ont atteint leur sensibilité nominale et ont accompli plusieurs acquisitions de données scientifiques. Aucune détection n'a été reportée. Advanced Virgo, Advanced LIGO et LCGT sont les projets d'amélioration de sensibilité des détecteurs actuels d'un ordre de grandeur. Ces instruments, dont la construction est en cours, permettront la première détection directe des ondes gravitationnelles. Une ultérieure troisième génération d'instrument offrant une encore plus grande sensibilité est à l'étude. La sensibilité des détecteurs futurs sera limitée par le bruit thermique des miroirs. Cette thèse porte sur deux thèmes liés à la réduction de ce bruit. Le premier concerne la conception optique des cavités stable de Advanced Virgo. Leurs propriétés sont présentées, les arguments en faveur de leur utilisation sont discutés. Une procédure est établie pour achever leur conception optique. Plusieurs configurations sont examinées, conduisant à la sélection de l'une d'entre elles dont on discute les performances optiques. Le deuxième thème concerne l'utilisation des modes de Laguerre-Gauss (LG). On présente les résultats d'une expérience testant la génération d'un mode LG33 avec une optique diffractive et une cavité Fabry-Perot. Ce mode est utilisé dans un interféromètre de Michelson pour démontrer la faisabilité de mesures interférométriques avec des faisceaux non-Gaussiens. L'utilisation des modes LG dans les détecteurs futurs est discutée.