Dans les systèmes optiques modernes, l'importance des composants holographiques ne cesse d'augmenter. Parmi les matériaux holographiques disponibles, la gélatine bichromatée se distingue par la très bonne qualité des hologrammes obtenus. Cette thèse décrit la mise au point de techniques de fabrication et de caractérisation de composants holographiques en gélatine bichromatée. L'interprétation des mesures de caractérisation s'appuie sur une modélisation approfondie de la diffraction par des structures périodiques: une nouvelle méthode de résolution de la théorie d'ondes couplées, plus stable numériquement que les précédentes, est proposée. De plus, la théorie de la diffraction par des réseaux est étendue a des cas importants de restitution en lumière quasi-monochromatique. Les dispositifs expérimentaux développés ont permis l'étude et la réalisation de quatre nouveaux types d'hologrammes: réseaux pour la compression temporelle d'impulsions ultra brèves, hologramme synthétique séparateur et uniformiseur de faisceau laser, lentille holographique pour diode laser infrarouge et hologramme en ligne pour la réplication globale de disques compacts.

Designs for deep ultraviolet (DUV) edge emitting laser diodes (LDs) based on the wurtzite III-nitride (III-N) material system are presented. A combination of proprietary and commercial advanced semiconductor LD simulation software is used to study the operation of III-N based DUV LDs theoretically. Critical factors limiting device performance are identified based on an extensive literature survey. A comprehensive design parameter space is investigated thoroughly with the help of advanced scripting capabilities. Several design strategies are proposed to eliminate the critical problems completely or partially. A DUV LD design is proposed based exclusively on AlInN active layers grown epitaxially on bulk AlN substrates because AlInN offers a promising alternative to AlGaN for the realization of LDs and LEDs operating in the DUV regime. The proposed AlInN-based design also features a tapered electron blocking layer (EBL) instead of a homogeneous one. Tapered EBLs redistribute the interfacial polarization charge volumetrically throughout the entire EBL thickness via compositional grading, and eliminate the parasitic inversion layer charge. AlGaN based DUV LD designs are explored also because at present, it may be difficult to grow AlInN epitaxially with superior crystalline quality. Polarization charge matching is proposed to improve electron and hole wavefunction overlap within the active region. Although the strategy of polarization charge matching has already been proposed in the literature to enhance performance of visible wavelength LEDs and LDs, the proposed design presents the first demonstration that polarization charge matching is also feasible for DUV LDs operating at sub-300 nm wavelengths. A lateral current injection (LCI) LD design is proposed featuring polarization-charge-matched barriers and regrown Ohmic contacts to avoid a group of issues related to the highly inefficient p-type doping of wide bandgap III-N materials in vertical injection designs. The proposed design partially decouples the problem of electrical injection from that of optical confinement. Although the idea of an LCI LD design has been proposed in the literature in the 90s to be used as longer wavelength active sources in optoelectronic integrated circuits using GaInAsP/InP and related material systems, the proposed design is the first theoretical demonstration that this concept can be applied to DUV LDs based on III-N material system. To solve the problem of hole transport in vertical injection designs, a DUV LD design based exclusively on AlGaN material system is presented, featuring an inverse-tapered p-waveguide layer instead of an EBL. Several EBL designs are investigated, and compared with conventionally-tapered EBL design. Through judicious volumetric redistribution of fixed negative polarization charge, inverse tapering may be exploited to achieve nearly flat valence band profiles free from barriers to hole injection into the active region, in contrast to conventional designs. Numerical simulations demonstrate that the inverse tapered strategy is a viable solution for efficient hole injection in vertical injection DUV LDs operating at shorter wavelengths (< 290 nm).

La thermographie infrarouge est une méthode largement employée pour la caractérisation des propriétés thermophysiques des matériaux. L’avènement des diodes laser pratiques, peu onéreuses et aux multiples caractéristiques, étendent les possibilités métrologiques des caméras infrarouges et mettent à disposition un ensemble de nouveaux outils puissants pour la caractérisation thermique et le contrôle non desturctif. Cependant, un lot de nouvelles difficultés doit être surmonté, comme le traitement d’une grande quantité de données bruitées et la faible sensibilité de ces données aux paramètres recherchés. Cela oblige de revisiter les méthodes de traitement du signal existantes, d’adopter de nouveaux outils mathématiques sophistiqués pour la compression de données et le traitement d’informations pertinentes. Les nouvelles stratégies consistent à utiliser des transformations orthogonales du signal comme outils de compression préalable de données, de réduction et maîtrise du bruit de mesure. L’analyse de sensibilité, basée sur l’étude locale des corrélations entre les dérivées partielles du signal expérimental, complète ces nouvelles approches. L'analogie avec la théorie dans l'espace de Fourier a permis d'apporter de nouveaux éléments de réponse pour mieux cerner la «physique» des approches modales.La réponse au point source impulsionnel a été revisitée de manière numérique et expérimentale. En utilisant la séparabilité des champs de température nous avons proposé une nouvelle méthode d'inversion basée sur une double décomposition en valeurs singulières du signal expérimental. Cette méthode par rapport aux précédentes, permet de tenir compte de la diffusion bi ou tridimensionnelle et offre ainsi une meilleure exploitation du contenu spatial des images infrarouges. Des exemples numériques et expérimentaux nous ont permis de valider dans une première approche cette nouvelle méthode d'estimation pour la caractérisation de diffusivités thermiques longitudinales. Des applications dans le domaine du contrôle non destructif des matériaux sont également proposées. Une ancienne problématique qui consiste à retrouver les champs de température initiaux à partir de données bruitées a été abordée sous un nouveau jour. La nécessité de connaitre les diffusivités thermiques du matériau orthotrope et la prise en compte des transferts souvent tridimensionnels sont complexes à gérer. L'application de la double décomposition en valeurs singulières a permis d'obtenir des résultats intéressants compte tenu de la simplicité de la méthode. En effet, les méthodes modales sont basées sur des approches statistiques de traitement d'une grande quantité de données, censément plus robustes quant au bruit de mesure, comme cela a pu être observé. / Infrared thermography is a widely used method for characterization of thermophysical properties of materials. The advent of the laser diodes, which are handy, inexpensive, with a broad spectrum of characteristics, extend metrological possibilities of infrared cameras and provide a combination of new powerful tools for thermal characterization and non destructive evaluation. However, this new dynamic has also brought numerous difficulties that must be overcome, such as high volume noisy data processing and low sensitivity to estimated parameters of such data. This requires revisiting the existing methods of signal processing, adopting new sophisticated mathematical tools for data compression and processing of relevant information.New strategies consist in using orthogonal transforms of the signal as a prior data compression tools, which allow noise reduction and control over it. Correlation analysis, based on the local cerrelation study between partial derivatives of the experimental signal, completes these new strategies. A theoretical analogy in Fourier space has been performed in order to better understand the «physical» meaning of modal approaches.The response to the instantaneous point source of heat, has been revisited both numerically and experimentally. By using separable temperature fields, a new inversion technique based on a double singular value decomposition of experimental signal has been introduced. In comparison with previous methods, it takes into account two or three-dimensional heat diffusion and therefore offers a better exploitation of the spatial content of infrared images. Numerical and experimental examples have allowed us to validate in the first approach our new estimation method of longitudinal thermal diffusivities. Non destructive testing applications based on the new technique have also been introduced.An old issue, which consists in determining the initial temperature field from noisy data, has been approached in a new light. The necessity to know the thermal diffusivities of an orthotropic medium and the need to take into account often three-dimensional heat transfer, are complicated issues. The implementation of the double singular value decomposition allowed us to achieve interesting results according to its ease of use. Indeed, modal approaches are statistical methods based on high volume data processing, supposedly robust as to the measurement noise.