Th. doct.-ing.--Hyperfréquence--Toulouse--INP, 1983. N°: 291.

Th. doct.-ing--Semiconducteurs--Toulouse--I.N.P., 1980. N°: 111.

Dans l’optique de développer de nouveaux système RF les plus intégrés possibles, les technologies above-IC compatibles avec les technologies silicium ouvrent des perspectives prometteuses sur un plan économique pour l’industrie du semi-conducteur. En effet, a contrario des résonateurs SAW et céramiques, les résonateurs à ondes acoustiques de volume (BAW) peuvent être fabriqués en utilisant des matériaux compatible CMOS VLSI pour des performances électriques comparables, voir supérieures dans certains cas en termes de fréquence et de puissance. Les travaux de cette thèse ont connus deux grandes partie ; la première a été focalisée sur le développement d’une nouvelle topologie de filtre BAW accordable pour des applications de quatrième génération de téléphone mobile (4G). La seconde partie a été orientée vers une étude de faisabilité d’un filtre BAW-SMR autour d’une fréquence de travail à 7GHz pour une application spatiale. / Abstract

L'objet de cette thèse est l'étude de l'accélération de la propagation dans les équations de réaction-diffusion par un nouveau mécanisme d'échange avec une ligne de diffusion rapide. On répondra à la question de l'influence de ce couplage avec forte diffusivité sur la propagation en généralisant un résultat de Berestycki, Roquejoffre et Rossi de 2013. Le système d'équations étudié a été proposé pour donner une explication mathématique de l'influence des réseaux de transports sur les invasions biologiques. Dans un premier chapitre, on étudiera l'existence et l'unicité de solutions de type ondes progressives via une méthode de continuation. La transition se fait par l'intermédiaire d'une perturbation singulière qui paraît nouvelle dans ce contexte, connectant le système initial à un problème au bord de type Wentzell. Le second chapitre s'intéresse à la vitesse des ondes sus-mentionnées. On y démontre qu'elle croît comme la racine carrée de la diffusivité de l'espèce sur la route, ce qui généralise et démontre la robustesse du résultat de Berestycki, Roquejoffre et Rossi. De plus, on caractérise précisément le ratio de croissance comme unique vitesse admissible pour les ondes d'un système hypoelliptique a priori dégénéré. Enfin dans une dernière partie on s'intéresse à la dynamique. On y montre que ces ondes attirent une large classe de données initiales. En particulier on met en lumière un nouveau mécanisme d'attraction qui permet aux ondes d'attirer des données dont la taille est indépendante de la diffusivité sur la route ; c'est un résultat nouveau au sens où usuellement, l'accélération de fronts de réaction-diffusion se paie en renforçant les hypothèses nécessaires sur la taille des données initiales attirées. / The aim of the thesis is the study of enhancement of propagation in reaction-diffusion equations, through a new mechanism involving a line with fast diffusion. We answer the question of the influence of such a coupling with strong diffusion on propagation by generalizing a result of Berestycki, Roquejoffre and Rossi (2013). The model under study was proposed to give a mathematical understanding of the influence of transportation networks on biological invasions. The first chapter shows existence and uniqueness of travelling waves solutions with a continuation method. The transition occurs through a singular perturbation - new in this context - connecting the system with a Wentzell boundary value problem. The second chapter is concerned with the speed of the waves : we show that it grows as the square root of the diffusivity on the line, generalizing and showing the robustness of the result by Berestycki, Roquejoffre and Rossi. Moreover, the growth ratio is characterized as the unique admissible velocity for the waves of an hypoelliptic a priori degenerate system. The last part is about the dynamics : we show that the waves attract a large class of initial data. In particular, we shed light on a new mechanism of attraction which enables the waves to attract initial data with size independent of the diffusivity on the line : this is a new result, in the sense than usually, enhancement of propagation has to be paid by strengthening the assumptions on the initial data for invasion to happen.

Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit est consacré à l’étude de la statis-tique et de la dynamique d’ondes partiellement cohérentes se propageant dans un milieunon linéaire, la fibre optique. Les études effectuées durant ce travail de thèse se placentprincipalement dans le champ de la turbulence intégrable qui examine la propagationnon linéaire d’ondes partiellement cohérentes dans des systèmes physiques décrits par deséquations intégrables telles que l’équation de Schrödinger non linéaire à une dimension.Nous avons reproduit en optique une expérience déjà réalisée en hydrodynamique.Nous comparons ainsi les déviations de la statistique gaussienne résultant de la propaga-tion non linéaire d’ondes lumineuses dans une fibre optique et de vagues dans un canalunidirectionnel. Afin d’observer la dynamique des ondes partiellement cohérentes se propageant dans unefibre optique en régime de dispersion anormale, nous avons construit un microscope tem-porel qui a permis d’observer des structures cohérentes particulières présentant des pro-priétés de localisation dans l’espace et dans le temps similaires à celles des ondes scélérates.Finalement, nous avons étudié le régime de propagation très faiblement non linéaire. Lathéorie cinétique des ondes (appelée encore théorie de la Turbulence d’ondes) prédit quel’élargissement spectral ne dépend pas du signe de la dispersion et nous avons présentédans ce manuscrit la preuve expérimentale de cette hypothèse. / The work presented in this thesis is related to the statistical and dynamical propertiesof partially coherent waves propagating inside an optical fiber. Our work mainly enterswithin the field of Integrable Turbulence that deals with nonlinear partially coherentwaves described by integrable equations, such as the one-dimensional nonlinear Shcrödin-ger equation. We have reproduced an experiment in optics that has been done some years ago inhydrodynamics. We compare the statistics of optical waves propagating inside an opticalfiber to the the statistics of waves propagating inside a water tank. Moreover we have built a time microscope in order to observe the real-time evolution of partially coherent waves. The soliton-like structures that have been observed in our expe-riments have localization properties in space and time that are similar to those typifyingrogue waves found in the field of oceanography. We have also examined the weakly nonlinear regime that can be described by using the so-called wave turbulence (WT) theory. WT theory states that the spectral broadening insuch a weakly nonlinear regime does not depend on the sign of the second-order dispersioncoefficient. In this thesis, we presented an experimental result confirming this theoreticalprediction.

Dans cette thèse, nous utilisons le Kicked Rotor, paradigme du chaos quantique, pour d’étudier certains aspects nouveaux de de la physique des systèmes désordonnés. Nous apportons ainsi la première observation expérimentale, avec des ondes de matières atomiques, d’un phénomène lié à la localisation faible qui est l’augmentation de la probabilité de retour à l’origine. Nous montrons également que ce phénomène peut être utilisé comme outil précis de diagnostique de la décohérence dans le système. Nous présentons une nouvelle méthode expérimentale, pour contrôler les propriétés de symétries du Kicked Rotor. Cela nous permet de créer un système désordonné dans lesquel il existe un flux Aharonov-Bohm artificiel non trivial dans une dimension synthétique. Cela nous offre l’opportunité de briser la symétrie par renversement du temps et d’étudier la physique de la localisation d’Anderson dans deux classes d’universalités différentes : la classe orthogonale et la classe unitaire. Nous avons investigué l’effet de cette brisure de symétrie sur les propriétés des systèmes désordonnés 1D en regardant deux signatures du transport quantique.Nous observons ainsi pour la première fois expérimentalement, l’effet de Coherent Forward Scattering, récemment prédit, qui constitue un nouveau marqueur interférientiel de la localisation d’Anderson. Nous mettons en évidence ses signatures caractéristiques et nous trouvons qu’elles sont en très bon accord avec les prédictions théoriques. Enfin, nous réalisons les premières mesures expérimentales des fonctions d’échelles (G), dans les deux classes de symétries et nous démontrons leur universalité. / In this thesis, we use the Kicked Rotor, paradigm of quantum chaos, to study new physical aspects of disordered systems.We thus present the first experimental observation with atomic matter wave of a phenomenon directly linked to weak localization which is the Enhanced Return to the Origin. We show that this effect can be used as a tool to measure accuratly the decoherence in the system. We present a novel, outstandingly simple, experimental method to control symmetry properties of the Kicked Rotor. This allows us to study a disordered system in presence of a non-trivial artificial Aharonov-Bohm flux in a synthetic dimension. This gives us the opportunity to break the time reversal symmetry and then to study the physics of Anderson localization in two different symmetry classes : the orthogonal class and the unitary class. We have investigated the effect of this symmetry breaking on physical properties of 1D disordered systems by looking two signatures of quantum transport. We observe thus experimentally, for the first time, the Coherent Forward Scattering effect, predicted recently and which represents a novel genuine signature of Anderson localization. We show its distinctive signatures and a good agreement with theoretical predictions. Finally, we realise the first experimental measurements of the (G) scaling function, characteristic of transport in disordered medium, in two symmetry classes and we demonstrate their universality.

La recherche de défauts dans les matériaux est un sujet complexe et important, en particulier lorsque la sécurité est en jeu comme dans le domaine aéronautique. Cette thèse s’inscrit dans cette problématique et s’organise en deux parties. La première partie est dédié à la détection des défaut dans les composites carbones par trois nouvelles méthodes radiofréquences permettant de détecter, en particulier, les impacts sur les peaux des composites carbones. La deuxième partie est consacrée à la détection des infiltrations d’eau dans les composites alvéolaires par une méthode multiphysique couplant une onde hydraulique non linéaire et une détection par un RADAR CW.

La couche D" située à la frontière manteau-noyau est une région complexe caractérisée par une forte anisotropie à différentes échelles. Inaccessible de par sa profondeur et caractérisée par des conditions P-T extrêmes, l’étude de cette région de la Terre représente un défi majeur qui ne peut être abordé qu’au travers d’observables géophysiques et d’expériences de hautes pressions. Les causes de l’anisotropie sismique de D" sont toujours l’objet de débats. La contribution de l’orientation préférentielle des cristaux reste cependant une piste privilégiée compte-tenu de la structure très anisotrope de la post-perovskite (ppv). De plus, D" est une couche limite thermique à l’interface entre le noyau constitué d’un alliage de fer liquide et le manteau inférieur constitué de silicates visqueux. Les propriétés physiques de D" sont donc particulièrement importantes pour comprendre les transferts thermiques en provenance du noyau et leur contribution à la convection mantellique. Ce phénomène implique l’écoulement plastique de roches contrôlé par le déplacement de défauts cristallins. Cependant, pour la ppv, les informations concernant les systèmes de glissement majeurs ou les défauts sont extrêmement parcellaires. Pour les phases de hautes pressions, la modélisation numérique représente une approche de choix pour obtenir des informations sur les mécanismes de déformations élémentaires difficiles à obtenir par voie expérimentale. Le but de ce travail est d ‘étudier à l’échelle atomique les défauts majeurs de la ppv MgSiO3 ainsi que leurs mobilités afin d’évaluer la capacité de cette phase à se déformer plastiquement par glissement de dislocations dans les conditions de D". / The D’’ layer, located right above the core-mantle boundary, represents a very complex region with significant seismic anisotropy both at the global and local scale. Being a part of inaccessible deep Earth interior, characterized by extreme P-T conditions (>120 GPa, 2500 K), this region is very challenging for interpretation relying only on the direct geophysical observations and high-pressure experiments, leading often to contradictory results. Thus, the reasons of the pronounced anisotropy in D’’ are still debated. Among them, contribution of the crystal preferred orientation in anisotropic silicate post-perovskite (ppv) phase is commonly considered as substantial. Furthermore, the D’’ is a thermal boundary layer located at the interface between liquid iron alloy, constituting the outer core, and solid although viscous silicates of the lowermost mantle. As such, its physical properties are critical for our understanding of the heat transfer from the core, driving mantle convection. The latter is governed by plastic flow, controlled by the motion of defects in crystals. However, for the ppv, information about mechanical properties, easy slip systems, dislocations and their behavior under stress is still scarce. For high pressure phases, numerical modelling represents a powerful tool able to provide the intrinsic properties and the elementary deformation mechanisms, not available for direct observations during high-pressure experiments. The aim of this study is to access the structure and mobility of dislocations in MgSiO3 ppv, relying on the atomic-scale modeling, in order to infer the ability of this phase to plastically deform by dislocation glide at D’’ conditions.

Les recherches en milieu lacustre ont généralement porté sur les grands lacs naturels et les barrages. Or les défis scientifiques que présentent les lacs urbains sont nombreux du fait de leur faible profondeur et de leur extension .Le travail que nous présentons ici s'inscrit dans le cadre du projet Petits Lacs Urbains Mesures Modèles Multi-Echelles (PLUMMME), projet financé par la région Île-de-France (programme DIM R2DS).Ce projet a permis l'équipement du lac de Créteil en mesures à haute résolution. Ce sont ces mesures physiques et biologiques qui sont essentiellement exploitées dans cette thèse, parfois en comparaison avec celles du lac du Bourget. La première étape de cette thèse a été ainsi d'enrichir la base de données déjà disponible. Pour cela, nous avons mis en place une station de mesure en continu (capteurs de température, chlorophylle et luminosité, données météorologique telles que vitesse du vent et température atmosphérique), ainsi que deux chaînes de mesures comportant différents capteurs. Des campagnes de mesures spécifiques ont également été réalisées pour l'étude de hydrodynamique à l'aide d'un courantomètre de type Acoustic Doppler Velocimeter (ADV), ainsi qu'un profileur de type Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) à deux points différents du lac (point central et point du rejet d'eaux pluviales). L'analyse des différents champs montre que le lac présente des stratifications avec une période d'une semaine. Nous avons également identifié les modes d'oscillations des ondes internes lorsque ces dernières se produisent sous l'effet du vent. L'analyse spectrale a permis de mettre en évidence une première propriété d'invariance d'échelle des différents champs mesurés. Les différents processus physique (turbulence, stratification, écoulement proche de la paroi) opérant le long de la colonne d'eau ont également été caractérisés. L'analyse spectrale ne permet pas de mettre en évidence le caractère intermittent des fluctuations des champs mesurés, ces dernières peuvent par contre être analysées à l'aide des techniques multifractales. Dans cette thèse nous avons montré que lorsqu'il existe une dépendance entre deux champs, celle ci est multi-échelle. L'utilisation du modèle multifractal universel (UM) a permis de quantifier le degré de cette dépendance. La qualité de l'estimation des paramètres UM dépend fortement de celle de l'invariance d'échelle observée: des séries temporelles présentant des tendances ne respectent pas cette invariance. Les effets de ces dernières sur l'estimation des paramètres UM peuvent être éliminés en utilisant la méthode de décomposition empirique modale dans l'espace physique. L'utilisation des données du champ de vitesse mesuré à l'aide de l'ADCP montre que, les pentes des spectres suivent un profil logarithmique selon la verticale, cela met en évidence que différents processus physiques opèrent le long de la colonne d'eau. Nous montrons également que l'hydrodynamique du lac est fortement perturbée à petite échelle au point du rejet d'eau pluviale. La dernière partie de la thèse examine ce que notre analyse à petites échelles apporte aux modèles numériques. Nous montrons que si les modèles déterministes arrivent à reproduire certains phénomènes à grande échelle, ils sont dans l'incapacité de représenter correctement les fluctuations à petites échelles, donc les processus physiques correspondants. L'analyse multifractale montre que la variabilité des champs physiques présente une forte intermittence. Le fait que la majorité des interactions biologiques/chimiques se produisent à petites échelles souligne la nécessité d'améliorer qualitativement les modèles de fermeture des équations de Navier-Stokes. Enfin, nous montrons que les fonctions de structures, observables statistiques de base en turbulence, ne permettent pas de caractériser de façon unique les champs non conservatifs et donc correspondent à des simulations multifractales non identiques / Research in limnology has generally focused on natural lakes and dams. Moreover, the scientific challenges posed by urban lakes are numerous because of their large width and shallow depth resulting in complex problems that involve. This work is part of the project Petits Lacs Urbains Mesures Modèles Multi-Echelles (PLUMMME), founded by Région Île-de-France (DIM R2DS program). The project provides the high-resolution equipment measuring equipment used at Lake Créteil. Physical and biological measurements are the primary scope of this thesis, with some comparisons of measurements done between Lake Creteil and Lake Bourget. With this in mind, the first step of the thesis was to enhance currently available data. In order to do this we installed a station for the continuous measurement of: temperature, chlorophyll and light, also meteorological quantities such as wind speed, and air temperature were measured. The quantities were measured using two measuring chains comprising different sensors. Measurements were conducted in order to characterise hydrodynamics, using a current meter of type Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) and a profiler of type Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) positioned at different points in the lake (centrally, and at the point of stormwater discharge). The analysis of the various measured fields shows that the lake is periodically stratified with a period of one week. We also identify the different modes of the internal waves that occur due to the effects of the wind. Spectral analysis was used to highlight the first scale invariant propriety of the different measured fields. Various physical processes (turbulence, stratification, near-wall flow) operating along the water column were also characterised using this method. The spectral analysis, however, does not provide information about the intermittency of the fluctuations of the measured fields, this can only be done using multifractal techniques. In this thesis, we have shown that when there is a dependence between two fields, the dependence is multiscale. The use of the Universal Multifractal (UM) model, allows one to quantify the degree of this dependence. The quality of the estimation of the UM parameters depends strongly on that of the observed scale: time-series with trends are not scaling. The effects of the latter on the estimation of UM parameters can be improved by the application of the Empirical Modal Decomposition method. The measured velocity data from the ADCP shows that the slope of the power spectra density follow a logarithmic profile along the depth of the lake, it shows that different physical processes operate along the water column. We also show that the hydrodynamics of the lake at small scale are strongly perturbed at the point of waterstorm discharge. The last part of the thesis is focused on what our analysis at small-scales brings to numerical models. We show that, if the deterministic models are able to reproduce some phenomena at large scale, they fail to describe the small-scale variability. the small scale variability and the physical processes involved. A multifractal analysis showed that the small-scale variability of the physical fields displays a strong intermittency, an extremely important feature for biological or chemical reactions and therefore for biological scenarios. Knowing that the majority of biological/chemical interactions occur at smaller scales, this result underlines the necessity to greatly improve the closure of the Navier-Stokes equations. Finally, we show that the structure function, a frequently used statistical tool in turbulence, do not uniquely characterize non-conservative fields, i.e., they do not correspond to identical simulations

Cette étude résume l’historique de la découverte des glies, détaille leur morphologie et leur physiologie. Elle vise principalement à la compréhension des interactions complexes entre les neurones, les glies et l’apport en sang au cortex pendant la transition du sommeil à ondes lentes vers l’éveil in vivo chez des animaux anesthésiés et naturellement endormis. Nous effectuons des enregistrements intracellulaires simultanés de neurones et de glies corticaux, conjointement avec les mesures du débit sanguin cérébral, de la concentration extracellulaire de K+ et les potentiels de champs locaux sous anesthésie pendant l’activation corticale évoquée avec une stimulation électrique des noyaux cholinergiques ou lors de l’éveil naturel de l’animal. Nous suggérons que le résultat du comportement de la glie dépende de l’influence glutamatergique/GABAergique des neurones voisins, sur la modulation des voies de communications intergliales, et/ou sur le trafic ionique au travers des vaisseaux sanguins. / This study summarizes the history of the glial discovery, details their morphology and their physiology and aims at understanding complex interactions between cortical neurons, glia and blood supply during the transition from slow wave sleep to wakefulness in vivo in both anesthetized and naturally sleeping animals. We performed simultaneous intracellular recordings of cortical neurons and glia, together with measurements of cerebral blood flow, extracellular K+ concentrations and local field potentials under anesthesia, during elicited cortical activation with electric stimulation of cholinergic nuclei or under naturally wakefulness of the animal. We suggest that the outcome of the glial behavior depends on the glutamatergic/GABAergic influence of neighboring neurons, on the modulation of the interglial communication pathways, and/or on the ionic traffic across blood vessels.