Ce projet porte sur la syntonisation monomode et continue d'une diode laser par la translation dun réseau à période spatiale variable utilisé comme coupleur externe. Le projet se distingue des autres travaux portant sur la syntonisation continue et trouvés dans la littérature. Alors que l'approche des autres travaux consiste à rechercher une technique de déplacement du coupleur externe adaptée à une période spatiale constante du réseau, ici, le but est plutôt d'obtenir la syntonisation continue en adaptant la période spatiale du réseau à la technique simple de déplacement qu'est la translation. Le schéma utilisé emprunte la configuration de Littrow. Les composants optiques sont une diode laser, une lentille asphérique, une lentille cylindrique et un réseau de diffraction à période spatiale variable. Le schéma exploite donc le fait qu'une simple translation de ce type de réseau suffit pour effectuer la syntonisation. Les effets paraxiaux des composants optiques sur l'amplitude et sur la courbure du faisceau dans la cavité sont décrits. Une matrice optique originale est dérivée afin de décrire complètement l'effet paraxial du réseau. Les modes longitudinaux gaussiens astigmatiques soutenus par la cavité paraxiale sont déterminés et analysés. L'analyse de leur déphasage lors d'un tour complet dans la cavité permet de modéliser la syntonisation continue et de dériver une équation originale régissant la période spatiale idéale du réseau translaté, selon la configuration envisagée pour la cavité. Une fois la configuration déterminée, le réseau est produit par holographie et caractérisé dans nos laboratoires. La cavité est assemblée, puis les mesures expérimentales de syntonisation continue sont effectuées. Les résultats montrent que la simple translation du réseau à période spatiale variable dans la cavité étendue permet de syntoniser la longueur d'onde laser de façon monomode et continue sur plus d'une dizaine de nanometres. La plus grande étendue spectrale de syntonisation continue a atteint 66.1 nm (8.36 THz) aux alentours de la longueur d'onde de 1550 nm. Elle correspond à l'étendue de ~195 modes longitudinaux de la diode opérée seule. La puissance de sortie du laser a été maintenue autour de 3 mW sur toute cette étendue spectrale. Ce type de source trouve de multiples applications dans les domaines de la spectroscopie, des télécommunications et de la caractérisation optique.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le présent projet vise principalement l'obtention d'une plage de syntonisation continue (soit sans saut de mode) aussi large que possible à partir d'un laser à semi-conducteur. Le phénomène de syntonisation continue n'est pas nouveau, mais la recherche reste active dans ce domaine puisque la simplification et l'amélioration des méthodes l'imposent comme une des solutions les plus prometteuses pour certaines applications dans le domaine des communications, comme l'encodage à large bande, et de la biosurveillance, comme le balayage de l'absorption spectrale aiguë d'une substance. La capacité d'ajuster la fréquence d'un signal monomode avec précision et sans restriction majeure restera, du moins pour un futur relativement rapproché, une idée attrayante pour l'industrie et pour la recherche pure. Évidemment, plusieurs techniques ont été développées et raffinées avec les années. Bien que n'étant conséquemment pas une assise à proprement parler, ce projet s'avère être un complément à la marche du progrès dans ce domaine. La veine principale des travaux de syntonisation continue se base sur les méthodes de déplacements angulaires conjugués ou non à un mouvement de translation d'un élément sélectif en longueur d'onde (typiquement un réseau à période fixe). Une autre branche a été exploitée par notre groupe de recherche, soit l'introduction de réseaux à période variable (dont la conception et la fabrication sont assurées par l'expertise de notre équipe) comme coupleurs externes d'un laser à semi-conducteur en cavité étendue. Des résultats récents ayant inspiré la viabilité de l'idée, notre groupe se penche présentement sur une optimisation du concept pour une utilisation simplifiée, plus compacte et systématisée. L'effet focalisant tangentiel de nos réseaux holographiques a été exploité pour réduire le nombre de composantes optiques nécessaires dans l'obtention d'une large plage de longueur d'onde syntonisable de façon continue.

Les travaux de cette thèse visaient à étudier des méthodes de photo-inscription de guides optiques monomodes avec des polymères adaptés. Pour cela, deux systèmes ont été envisagés : l'un consistant à réaliser une différence d'indice suffisante grâce à une polymérisation sélective dans un film, l'autre, mettant en jeu un polymère intrinsèquement photosensible dans l'UV moyen. C'est ce dernier système qui a été particulièrement étudié. Ainsi, avec ce polymère, l'impact, sous UV, de la rupture de la conjugaison électronique sur le contraste d'indice (entre zone insolée et non insolée) peut être relativement important, même très loin de la bande d'absorption. Par la suite, une analyse des interactions UV-matériau a permis d'améliorer considérablement la variation d'indice, si bien que les contrastes d'indice obtenus expérimentalement (delta_n=0,03 à 1550nm), sont désormais très supérieurs à ceux par exemple de la silice dopée germanium, largement utilisée en optique intégrée. Enfin, des guides monomodes photo-inscrits ont été réalisés montrant des performances intéressantes et ouvrant la voie à une technologie simple (sans gravure), permettant aussi d'exploiter après coup, la photosensibilité du matériau afin de contrôler les propriétés de guidage.

Les milieux à propriétés continûment variables selon une direction particulière de l'espace intéressent les géophysiciens depuis plus de cinquante ans. La croûte terrestre, les océans, l'atmosphère sont des milieux naturels continûment hétérogènes. Mais on rencontre également ce type de configuration, variation continue des propriétés caractéristiques de matériaux, pour de nombreux produits industriels. Le contrôle et l'évaluation de ces matériaux représentent donc un enjeu important.<br />Le schéma classique de résolution des équations d'ondes en milieux à hétérogénéité unidirectionnelle repose sur un modèle multicouche, la stratification du milieu étudié pouvant être naturelle, les propriétés sont des fonctions constantes par morceaux, ou artificielle, les propriétés sont des fonctions continues que l'on discrétise. Cette approche est alors connue sous le nom de méthode de Thomson-Haskell. Dans le cas des milieux continûment variables, on calcule une solution exacte à un problème approché ce qui suscite de nombreuses interrogations quant à la précision et à la validité des solutions obtenues.<br />Dans ce travail, le problème est abordé sous un angle différent offrant ainsi de nouvelles perspectives d'approche des milieux hétérogènes. Afin de conserver l'authenticité du problème, nous proposons d'utiliser une méthode basée sur le développement en série de Peano du matricant, forme explicite de la solution analytique exacte des équations d'onde mises sous la forme d'un système différentiel ordinaire du premier ordre à coefficients non constants, pour des profils quelconques de propriétés. Les développements asymptotiques et numériques de cette écriture appliquée à des problèmes de conditions aux limites ont fourni une méthode robuste pour l'analyse des phénomènes acoustiques (courbes de dispersion, spectre fréquentiel du coefficient de réflexion etc.). Des résultats prometteurs quant à la détection du caractère hétérogène et à la quantification de certains paramètres caractéristiques de l'hétérogénéité ont été obtenus.

Les travaux présentés dans cette thèse s’inscrivent dans le contexte de l’identification de l’influence des paramètres de coupe et géométries d’outil sur l’usinabilité de l’alliage de titane Ti-6Al-4V sous deux états cristallographiques : alpha\beta et beta et s’insèrent dans le projet TiMaS, en partenariat avec Airbus et Figeac Aéro. La première partie consiste donc en une identification des différents critères d’usinabilité considérés dans la bibliographie pour l’usinage des titanes et la modélisation des actions thermomécaniques régissant la coupe. Dans une deuxième partie, l’usinabilité des deux matériaux a été étudiée pour deux outils coupants, utilisés par les industriels, constituant ainsi nos deux couples outil matière. Aussi, suivant la démarche du Couple Outil-Matière (COM) un espace de fonctionnement des conditions de coupe a été défini pour les deux couples considérés, afin de déterminer les paramètres de coupe garantissant une amélioration de la productivité. Les efforts de coupe, ainsi que la durée de vie des outils ont de ce fait été sélectionnés comme critère d’usinabilité. Egalement, l’observation de la morphologie des copeaux et de leur état de déformation a permis de voir les singularités de comportement existantes entre les deux microstructures. Ces singularités ayant un impact sur la géométrie même du copeau et les actions thermomécaniques exercées par ce dernier sur les outils coupants, dans la troisième partie, des essais de coupe orthogonale (pour les deux matériaux) ont été effectués afin d’évaluer l’impact des géométries d’outil, des conditions de coupe et de la microstructure du matériau sur la thermomécanique de la coupe et les longueurs de contact entre la face de coupe des outils coupant et le copeau. La visualisation de l’écoulement du copeau par caméras rapides a permis de constater une certaine variabilité des longueurs de contact, influencée en partie par les paramètres de coupe et majoritairement par l’état cristallographique du matériau. L’analyse EDX des faces de coupe des outils coupant a montré que cette variabilité a une influence marquée sur l’usure en diffusion des plaquettes. Enfin, dans une dernière partie, un dernier critère d’usinabilité est étudié, reposant sur l’analyse des contraintes résiduelles générées par la coupe en surface de la pièce usinée. En se basant sur les essais de coupe orthogonale réalisés dans la partie précédente, une modélisation numérique basée sur un couplage thermomécanique faible a été développée afin de déterminer l’effet des conditions de coupe et des géométries d’outil sur les actions thermomécaniques et donc la génération de contraintes résiduelles, pour le cas du matériau à structure cristallographique bimodale. Les résultats de la modélisation ont ensuite étés comparés à des mesures de diffractométrie à rayons X effectués sur les pièces. / The work presented in this thesis aims to identify the influence of cutting conditions and tool geometries on Ti-6Al-4V alloy’s machinability under two microstructural states: alpha\beta and beta. This thesis takes part into the TiMaS project involving collaboration with Airbus and Figeac Aero. In a first part, we have identified machinability criteria usually considered for titanium alloys. Also, models describing thermomechanical actions occurring during cutting process are explored. In a second part, the two materials’ machinability has been studied for two cutting tools used by the industrials. Following the Tool Material Pair method, an operating space has been defined for the considered pairs. Then, cutting conditions leading to an increase of productivity have been obtained. Cutting forces as well as tool lives have been chosen has machinability criteria. Moreover, observations of chips and their states of deformation highlighted some behavior singularities between the two materials. These singularities have an impact on chip geometries and thermomechanical actions applied on cutting tools. Thus, in a third part, orthogonal cutting tests have been done in order to evaluate the effect of cutting conditions, tool geometries and microstructural state of the work material on thermomechanical actions of the cutting process and on tool chip contact lengths. Observations made on the chip flowing, with high speed cameras, have shown a variability of these contacts, mostly due to the microstructural state of the material. EDX measurements made on tools’ rake face allowed linking these variabilities to diffusion wear. In the last part, residual stresses induced by cutting process on the finished surface has been taken as the last machinability criterion for this study. Using orthogonal cutting test datas from the previous part, a numerical modeling using a low thermomechanical coupling has been carried out in order to understand cutting condition and geometry effects on residual stress generation. Modeling results have been confronted to residual stress measurements made with X-ray diffraction method on finished surface.

Lorsqu'un matériau est soumis à une sollicitation mécanique rapide, une partie de l'énergie mécanique est convertie en énergie thermique et une autre partie est stockée dans le matériau (energy of cold work). Dans le cas où la vitesse de déformation est très élevée, il peut se produire un phénomène de localisation accompagné d'une élévation importante de la température. Celle-ci peut atteindre localement des valeurs proches de la température de fusion du matériau. Ce phénomène appelé cisaillement adiabatique possède de nombreuses applications : usinage à grande vitesse, balistique, projection cold-spray... L'énergie thermique émise est une valeur observable, elle est utilisée depuis quelques années pour essayer de comprendre les mécanismes d'endommagement. Nous avons mis au point un dispositif capable de mesurer la température dans les bandes de cisaillement. L'utilisation combinée d'une caméra à balayage de fente fonctionnant aux courtes longueurs d'ondes et d'une barrette de 32 détecteurs fonctionnant dans l'infrarouge nous permet de limiter les incertitudes. Un programme d'inversion a été développé afin de caractériser le terme source thermique. Des mesures de température ont aussi été effectuées sur des matériaux énergétiques composites afin de mieux comprendre les mécanismes de réaction. / When a material is subjected to a mechanical loading, part of the energy will be transformed into thermal energy and another part will be stored inside the material énergy of cold work). In the case of a dynamic loading, a localization phenomenon may occur accompanied by a significant rise in temperature which can locally reach values close to the melting point of the material. This phenomenon called adiabatic shear has many applications: high-speed machining, ballistics, cold-spray , blanking... The emitted thermal energy is an observable value which has been used in the past years in order to better understand the failure mechanisms. We have developed a device able to measure the temperature in the shear bands. The combined use of a short-wavelength streak camera and a 32- infrared detectors array allows us to limit uncertainties. An inversion program has also been developed to identify the thermal source term. Temperature measurements were also performed on composite energetic materials to better understand the reaction mechanisms.

Ce travail porte sur l’étude des mécanismes de conversion de fréquences dans les cristaux photoniques non linéaires bidimensionnels. En particulier, nous avons étudié la génération paramétrique optique (GPO) dans les cristaux de LiTaO3 (PPLT- 2D) à réseau carré. Nous nous sommes d’abord intéressés à l’étude théorique et numérique de structures PPLT- 2D. Une étude numérique, nous a permis de comprendre la contribution des vecteurs de réseau réciproque (kmn) pour différents types de réseaux, en particulier les réseaux carrés et rectangulaires. Par simulations numériques, nous avons également étudié l’influence de l’angle incidence du faisceau de pompe sur l’efficacité de conversion paramétrique dans ses structures. Les mesures expérimentales nous ont permis de mettre en évidence, pour la première fois, l’existence de plusieurs singularités où le signal est partagé pour générer deux idlers et vice versa. En effet, en analysant les propriétés spectrales et angulaires des faisceaux à la sortie du cristal, nous avons, expérimentalement et numériquement, identifié les contributions impliquées dans ces processus communs de GPO. De plus, nous avons étudié le management du gain paramétrique optique dans un réseau carré de PPLT-2D. Les résultats montrent que l’exploitation de la direction non colinéaire permet d’augmenter le gain suivant deux angles d’incidences de la pompe : 0.8° et 1.6°. Cela implique, une meilleure efficacité de conversion en minimisant le walk-off entre la pompe et l’idler. Dans ces conditions, le gain pourrait être proche de celui de la direction colinéaire. Un bon accord a été constaté entre les résultats expérimentaux et ceux de la simulation. / This work deals with the study of the mechanisms of frequency conversion in two-dimensional nonlinear photonic crystals. In particular, we have studied optical parametric (OPG) generation in square-lattice LiTaO3 crystals (PPLT-2D). We first focused on the theoretical and numerical study of PPLT-2D structures. A numerical study allowed us to understand the contribution of the reciprocal lattice vectors (kmn) for different types of gratting, in particular square and rectangular lattices. By numerical simulations, we also studied the influence of the incidence angle of the pump beam on the efficiency of the parametric conversion in these structures. Experimental measurements have allowed us to demonstrate, for the first time, the existence of several singularities where the signal is shared to generate two idlers and vice versa. Indeed, by analyzing the spectral and angular properties of the beams at the output of the crystal, we have experimentally and numerically identified the contributions involved in these common OPG processes. In addition, we studied the management of the optical parametric gain in a square lattice of PPLT-2D. The results show that the use of the non-collinear direction makes it possible to increase the gain according to two angles of incidence of the pump: 0.8 ° and 1.6 °. This implies, better conversion efficiency by minimizing the walk-off between the pump and the idler. Under these conditions, the gain could be close to that of the collinear direction. A good agreement was found between the experimental results and those of the simulation.

Les enjeux environnementaux et sociétaux de la combustion de combustibles fossiles pour la production d'énergie (électrique, chauffage ou transport), nécessitent le développement de nouveaux modes de combustion, de nouvelles technologies de brûleurs et de combustibles alternatifs (gazéification de la biomasse, biofuels, ...). La vitesse de combustion laminaire est un des paramètres fondamentaux utilisé pour caractériser la combustion pré-mélangée de ces nouveaux mélanges combustibles. Cette vitesse est une donnée de référence pour le processus de validation et d'amélioration des schémas cinétiques ainsi qu'un paramètre d'entrée pour estimer la vitesse de combustion turbulente de la plupart des codes de combustion turbulente. Mais bien qu'étudiée depuis plus de 100 ans, la détermination expérimentale précise de cette vitesse reste encore un défi de par les limitations inhérentes aux configurations expérimentales utilisées, en particulier pour les conditions de pression et de température élevées. Dans ce contexte, les objectifs de ces travaux de thèse concernent l'étude, l'analyse et la caractérisation des techniques de détermination de la vitesse de combustion laminaire à partir des flammes en expansion sphérique, en proposant une réflexion sur la minimisation de l'ensemble des sources d'incertitudes possibles sur la détermination de cette vitesse. Cette approche est réalisée pour la configuration de flamme en expansion sphérique, permettant des températures et pressions élevées et maitrisées.Dans une première partie, le formalisme des définitions des vitesses de flamme laminaire existantes dans cette configuration est rappelé afin de définir les facteurs d'incertitudes liés à la mesure expérimentale de ces vitesses (grandeurs cinématiques locales et cinétique globale). En particulier, les effets liés à l'estimation de l'état thermodynamique des gaz brûlés, du rayonnement et de la diffusion différentielle sont discutés. Dans une seconde partie, plusieurs dispositifs numériques et expérimentaux utilisés au cours de cette thèse et permettant l'étude de flammes sphériques en expansion sont présentés. Une étude utilisant quatre dispositifs expérimentaux différents est proposée afin d'analyser et caractériser les incertitudes inhérentes aux mesures et à leur traitement. Enfin dans une troisième partie, une définition rigoureuse de la vitesse de consommation est proposée et une nouvelle méthodologie pour la mesurer est développée. Une validation numérique complète est présentée. Puis les incertitudes liées aux rayonnement, à la diffusion différentielle et à l’extrapolation des données mesurées sont étudiées en détails. Cette dernière étape introduit un biais qui peut être conséquent, et une nouvelle méthodologie pour exploiter des mesures brutes est proposée par une comparaison directe avecdes simulations DNS reproduisant les expériences. / Environmental and social challenges concerning the combustion of fossil fuels for energy production (electricity, building and transport) require the development of new combustion processes, new burner technologies and alternative fuels (gasification of biomass, biofuels, ...). Laminar burning velocity is one of the fundamental parameters used to characterize premixed combustion for these new fuels. This speed is a reference for the validation and improvement of kinetic schemes and an input parameter to estimate the turbulent burning velocity of most turbulent combustion codes. But even if it has been studied over 100 years, the precise experimental measurement of this velocity is still complicated due to inherent limitations in experimental configurations used, especially for high pressure and temperature conditions. In this context, this thesis work focuses on the study, analysis and characterization of the different techniques used to determine the laminar burning velocity from spherically expanding flames and proposes a reflection on the minimization of all possible uncertainty sources. This approach is achieved with confined spherical flames which allow to obtain high temperature and pressure initial conditions. In the first part, the formalism of existing laminar flame speeds in spherical expanding configuration is reminded to define the factors of uncertainty related to the experimental measurement (local kinematic and global kinetic variables). In particular, the effects associated with the estimation of the burned gases thermodynamic state, radiation and differential diffusion are discussed. In the second part, several numerical and experimental devices used in this thesis are presented. A study on four different experimental setups is proposed to analyze and characterize the uncertainties in the measurements and processing. Finally, in the third part, a rigorous definition of the consumption speed is proposed and a new methodology to measure it is developed. A complete validation based on numerical results is presented. Then uncertainties related to radiation, differential diffusion and extrapolation to zero stretch rate of measured data are detailed. This last step introduces a non-negligible bias and a new methodology to exploit raw data by a direct comparison with DNS reproducing the experiments is proposed.

Répondre aux questions fondamentales concernant notre compréhension de l’Univers, comme la cause de son expansion accélérée ou la nature de la matière noire, requiert de confronter les théories aux observations. Dans ce contexte, les amas de galaxies peuvent être utilisés comme de puissantes sondes observationnelles. Cependant, à l’heure actuelle, leur utilisation est limitée par des incertitudes et des effets systématiques, qui affectent notamment la mesure de leur masse, que l’on présume dominée par la matière noire. Les amas de galaxies peuvent être étudiés à différentes longueurs d’onde : le gaz chaud qui compose le milieu intra-amas (ICM en anglais) émet des rayons X et est observable dans le domaine millimétrique via l’effet Sunyaev Zel’dovich (SZ), alors que les galaxies rayonnent principalement en optique et infrarouge. Combiner et comparer ces observables permet de réduire les incertitudes et les effets systématiques des contraintes cosmologiques issues des amas. Dans ce contexte, cette thèse a pour but de préparer les grands relevés observationnels du futur comme Euclid et le Large Synoptic Survey Telescope (LSST). Elle présente les analyses multi-longueurs d’onde d’un échantillon d’amas détectés en X dans le relevé XXL, couvrant une large gamme de masses et de redshifts. La première partie de cette thèse introduit le contexte cosmologique et présente les propriétés observationnelles des galaxies et amas de galaxies, ainsi que les ingrédients pour construire des échantillons cosmologiques d’amas. La deuxième partie traite de la caractérisation optique des amas XXL et des propriétés de leurs galaxies membres. Nous commençons par la présentation de XXL et du Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS), un relevé optique associé. Ensuite, nous nous concentrons sur la caractérisation de la qualité des redshifts photométriques du CFHTLS et sur leur utilisation pour construire les fonctions de luminosité (LF en anglais) optiques des galaxies d’amas XXL. Il apparaît que la LF des galaxies satellites dépend légèrement de la richesse des amas, le principal proxy de masse en optique, mais ne montre pas d’évolution significative avec le redshift. Ensuite, nous entreprenons l’étude de la couleur et de la fraction de galaxies à noyaux actifs (AGN en anglais) dans les galaxies d’amas XXL et montrons que la masse joue un rôle clé dans la régulation de l’activité de formation stellaire dans les amas. Pour finir, l’algorithme de détection d’amas WaZP est utilisé pour étudier la contrepartie optique des amas XXL. La troisième partie de cette thèse est consacrée au projet observationnel dédié à la cartographie du signal SZ de trois amas XXL distants, avec la camera à haute résolution angulaire NIKA2. La préparation du projet est discutée, en se servant des données optiques et X afin de prédire le signal SZ attendu. Ensuite, nous présentons la procédure d’observation au télescope et la réduction des données, dédiée à la production des cartes SZ étalonnées. Le projet est en cours et un amas, XLSSC102, à z = 0.97, a été observé partiellement. Nous développons ensuite une méthode de détection en aveugle des potentielles galaxies qui peuvent contaminer le signal SZ, permettant la découverte fortuite de galaxies poussiéreuses à haut taux de formation stellaire dans le champ de XLSSC102. La morphologie et l’état dynamique de XLSSC102 sont ensuite caractérisés grâce à la combinaison des données optiques, SZ et X et les profils radiaux de masse et de propriétés thermodynamiques de l’ICM sont mesurés en associant les données X et SZ. Cela permet de montrer que XLSSC102 est un amas en coalescence avec une masse de ∼ 3 × 10^14 Msol et est compatible avec le scénario d’évolution standard de la formation des amas. / Addressing fundamental questions regarding our understanding of the Universe, such as the cause of its accelerated expansion or the nature of dark matter, requires to confront theories and observations. In this context, galaxy clusters can be used as powerful observational probes. However, their current utilisation is limited by uncertainties and systematic effects, notably affecting the measurement of their mass, which is presumably dominated by dark matter.Galaxy clusters can be studied at different wavelengths: the hot gas composing the Intra Cluster Medium (ICM) shines in X-ray and is observable at millimetre wavelengths via the Sunyaev-Zel’dovich (SZ) effect, whereas galaxies emit principally in the optical and infrared. Combining and comparing these observables allows us to reduce the uncertainties and systematics in the cosmological constraints obtained from clusters. In this context, this thesis aims at paving the way of future large surveys such as Euclid and the Large Synoptic Survey Telescope. It presents the multi-wavelengths analyses of a sample of clusters detected in X-ray in the XXL survey, spanning a wide range of masses and redshifts. The first part of the thesis introduces the cosmological context and presents the observational properties of galaxies and clusters, and the ingredients to build cosmological cluster samples. The second part concentrates on the optical characterisation of XXL clusters and the properties of their member galaxies. It starts by presenting XXL and the Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS), an optical counterpart survey. Then, it focuses on the characterisation of the CFHTLS photometric redshifts quality and their use to construct the optical galaxy luminosity functions (LF) of XXL clusters. The LF of satellite galaxies is found to slightly depend on cluster richness, the main optical mass proxy, but no significant redshift evolution is observed. Then, the study of the colour and active galactic nuclei (AGN) fraction in XXL cluster galaxies is performed, finding that the mass plays a key role in shaping AGN and star formation activity in clusters. Finally, the WaZP optical cluster finder algorithm is used to investigate the optical counterparts of XXL clusters. The third part of this thesis is dedicated to the observational project dedicated to the mapping of the SZ signal in three distant XXL clusters, with the high angular resolution NIKA2 camera. The preparation of the project is discussed, making use of the X-ray and optical data to predict the expected SZ signal. Then, the observation procedure at the telescope and the data reduction, dedicated to produce calibrated SZ maps, are presented. The project is still ongoing and one cluster, XLSSC102, at z = 0.97, has been partially observed. The development of the blind detection of galaxies potentially contaminating the SZ signal is developed, allowing for the serendipitous discovery of dusty star forming galaxies in the field of XLSSC102. The morphology and dynamical state of XLSSC102 are then characterised using optical, SZ and X-ray data and the radial ICM thermodynamics and mass profiles are measured combining SZ and X-ray data. This allows us to show that XLSSC102 is a merging cluster with a mass ∼ 3 × 10 14 M, and is compatible with the standard evolution scenario of cluster formation.

Les travaux décrits dans ce mémoire portent sur l’étude d’un laser à fibre impulsionnel accordable en longueur d’onde. La majorité des lasers accordables actuels utilisent des pièces mécaniques pour réaliser la sélection de la longueur d’onde laser. Le schéma décrit dans ce mémoire est basé sur un contrôle purement électronique de la fréquence d’émission ; la fréquence laser est accordée en insérant une ligne dispersive dans une partie de la cavité à l’air libre et en opérant le laser en régime de synchronisation modale active. Le modulateur d’amplitude produisant la synchronisation modale est activé par un train d’impulsions électriques ; la cadence de ces impulsions règle la fréquence de l’émission laser. La ligne dispersive est constituée d’une paire de réseaux de diffraction qui introduisent une dispersion anomale importante. Le milieu laser est une fibre dopée à l’erbium qui fournit un gain sur une plage spectrale s’étalant de 1500 nm à 1600 nm. Des dispositifs interférométriques ont été insérés dans la partie à l’air libre afin de simuler une modulation périodique du délai et des pertes pour un trajet dans la cavité en fonction de la fréquence laser. Nous avons déterminé la relation entre la puissance laser et la puissance pompe ainsi que la sensibilité à l’alignement de la paire de réseaux. Le laser a été accordé sur une plage continue allant de 1524 nm à 1564 nm. Des caractéristiques de la cavité ont été analysées, dont la dispersion induite par la paire de réseaux ainsi que la forme et la durée des impulsions émises. Le réglage du signal de modulation électrique permet une accordabilité rapide de la fréquence laser et l’ajustement de la durée des impulsions entre 40 et 100 ps. En insérant un interféromètre de Gires-Tournois, nous avons constaté l’impact d’une modulation du délai en fonction de la fréquence optique sur l’accordabilité du laser. L’accordabilité n’est plus continue, mais elle ressemble à un escalier comportant des sauts plutôt réguliers. Cette modulation a aussi un impact négatif sur la puissance crête, la forme et la durée de l’impulsion qui ne sont plus stables dans le temps. Nous présenterons une solution qui corrige ces instabilités par une optimisation du signal électrique de modulation, dont la durée doit descendre à quelques centaines de picosecondes ou moins.