Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Nous présentons dans ce travail un couplage cohérent des distributions spectrales d'énergies de galaxies évoluées aux longueurs d'onde X et optiques. Les nouveaux télescopes spatiaux en orbite (XMM et CHANDRA) ainsi que les grands télescopes au sol (VLT) permettent aujourd'hui d'observer avec une grande précision les galaxies proches comme les plus lointaines. L'étude des sources de rayons X dans les galaxies met en évidence le rôle particulier des étoiles en fin de vie. Parmi celles-ci, les restes de supernovae, les binaires X de faible masse et les binaires X de grande masse sont des sources particulièrement brillantes. Du gaz chaud est également présent dans les régions de formation d'étoiles et dans les galaxies elliptiques. Enfin, l'absorption des photons X par le gaz froid du milieu interstellaire est souvent très grande aux énergies inférieures à 1 keV. L'association de la modélisation des spectres de ces sources avec un code de synthèse spectrale évolutive nous permet de prédire les spectres X de galaxies dont les histoires de formation d'étoiles peuvent être très diverses. Nous étendons ainsi la couverture spectrale des spectres synthétiques calculés jusqu'à présent dans les domaines ultraviolet, visible, et infrarouge proche. La force du modèle d'évolution est de pouvoir prédire de façon cohérente la formation d'étoiles (qui se manifeste principalement dans l'optique), et la mort de ces étoiles (dont les restes sont souvent des objets compacts émetteurs de rayons X). De plus, les métallicités du milieu interstellaire et des étoiles, qui évoluent au fur et à mesure que les étoiles meurent, ont des signatures particulières dans tous ces domaines de longueur d'onde. Nous présentons les résultats de spectres et de couleurs X obtenus pour tous les types spectraux de galaxies. Nous expliquons les corrélation observées entre le taux de formation d'étoiles, les luminosités en bande B et les luminosités aux longueurs d'onde X. Nous appliquons ensuite nos modèles à la prédiction des fonctions de luminosité X des galaxies normales, puis nous estimons la fraction du fond diffus X qui peut être attribuée à ces galaxies. L'étude de la formation d'étoiles et de l'évolution de la métallicité est faite conjointement dans le visible. Nous construisons un code de synthèse spectrale automatique et nous l'appliquons à l'analyse de galaxies elliptiques proches. Nous présentons également une extension de ce code, permettant d'estimer des décalages spectraux photométriques, et nous l'utilisons pour analyser des galaxies lointaines. Enfin, nous proposons une étude des raies en stellaires en absorption dans la lumière visible des galaxies, en associant le code d'évolution PÉGASE à une bibliothèque stellaire à haute résolution spectrale. Nous définissons alors deux nouveaux indices qui caractérisent bien l'âge et la métallicité d'une population stellaire.

Résumé : L’ombre sur l’imagerie satellitaire à très haute résolution spatiale a suscité relativement peu de travaux de recherche en télédétection. La présente étude a pour objectif la détection des zones d’ombre sur l’imagerie IKONOS via l’exploitation des caractéristiques des couleurs de l’ombre. Ces caractéristiques découlent des couleurs photométriques invariantes issues des transformées couleurs. L’approche proposée a pour but d’évaluer dans un premier temps, le potentiel des transformées RGB normalisé, IHS (Intensity, Hue, Saturation), HSV (Hue, Saturation, Value), C[indice inférieur 1] C[indice inférieur 2] C[indice inférieur 3], L[indice inférieur 1] L[indice inférieur 2] L[indice inférieur 3] et M[indice inférieur 1] M[indice inférieur 2] M[indice inférieur 3] (Gevers and Smeulders, 1999) à discriminer les zones d’ombre. Cette évaluation s’est effectuée sur deux images simples dont la première est une image d’extérieur affectée par les effets atmosphériques, et la deuxième est une image d’intérieur, illuminée par une source de lumière artificielle. Les effets atmosphériques, notamment la dispersion, conduisent à la saturation maximale des zones d’ombre sur l’image d’extérieur. Cette conclusion a été vérifiée sur l’image IKONOS et exploitée pour développer une approche pour la détection de l’ombre sur ce genre de données. La transformée IHS a été retenue pour générer les couleurs photométriques H et S respectivement la teinte et la saturation. Deux dérivées I-S et H+l/I+1 ont été calculées. Ces dernières permettent le rehaussement des zones d’ombre sur l’image IKONOS. Trois méthodes de seuillage ont été appliquées sur les deux dérivées afin de particulariser les régions d’ombre. Les deux images finales issues du seuillage ont été fusionnées. La dernière étape de la recherche a consisté en une validation des résultats. Cette opération a démontré la robustesse de l’approche avec une précision globale moyenne de 80%. La confusion entre les zones d’ombre et les régions sombres est la principale faiblesse de l’approche proposée. Cependant, son amélioration est possible grâce à l’intégration d’autres types d’informations comme la texture et la prise en compte du voisinage. // Abstract : The shadow phenomena on the satellite imagery with very high spatial resolution has been the subject of a few research tasks in remote sensing. The aim of the present study is the detection of the shadow’s areas on IKONOS imagery with the use of the shadow’s colors characteristics. These characteristics were derived from the invariant photometric colors. The purpose of the suggested approach is to evaluate initially, the potential of normalized color RGB, IHS (Intensity, Hue, Saturation), HSV (Hue, Saturation, Value), C[subscript 1] C[subscript 2] C[subscript 3], L[subscript 1] L[subscript 2] L[subscript 3] et M[subscript 1] M[subscript 2] M[subscript 3] (Gevers and Smeulders, 1999) transform colors to discriminate shadow’s areas. This evaluation was carried out on two simple images whose first is an outside scene affected by the atmospheric effects, and the second is an interior one illuminated by artificial light source. The atmospheric effects, in particular dispersion, lead to the maximum saturation of shadow’s zones on the outside image. This conclusion was checked on IKONOS image and exploited to develop a method to detect the shadow on this kind of data. IHS transform was retained to generate the photometric colors hue (H) and saturation (S). Two derived images I-S and H+l/I+1 were calculated. They allow the raising of the shadow’s areas on IKONOS image. Three methods of thresholding were applied to the two derived images in order to differentiate the areas of interest. The two final images resulting from the thresholding were joined. The last stage of research consisted of a validation of the results. This operation showed the robustness of the approach with 80% of precision. Confusion between the shadow’s areas and the dark ones is the principal weakness of the suggested approach. However, this new technique can be improved by introducing other information like texture and nearest neighbor analysis.

Il y a presque dix ans que l'accélération de l'expansion de l'Univers a été mise en évidence grâce aux observations des supernovae de type Ia et du fonds diffus cosmologique. Cette découverte a changé notre compréhension du contenu énergétique de l'Univers puisque pour expliquer une telle accélération, une composante supplémentaire de matière (effective ou non) est nécessaire et contribue à hauteur de 70%. Cette dernière est appelé "énergie noire". Elle affecte aussi bien les mesures de distance, que la croissance des sur-densités de matières primordiales qui donnent naissance aux structures. Les principales sondes sensibles à ces deux dernières quantités sont les supernovae de type Ia, les amas de galaxies, les lentilles gravitationnelles, et les oscillations acoustiques des baryons (BAO). Afin de contraindre précisément les modèles théoriques (Constante Cosmologique, modification de la théorie de la relativité générale par exemple) qui tentent de déterminer la nature de l'énergie noire, l'observation de chacune de ces quatre sondes est indispensable. Le niveau de précision sur la mesure des paramètres des modèles d'énergie noire requis est tel qu'une nouvelle génération d'instruments va voir le jour dans les années à venir avec notamment le télescope LSST (Large Synoptic Survey Telescope). Le télescope LSST dont le miroir primaire fait 8.4 mètres de diamètre, produira un sondage couvrant la moitié du ciel observable dans 6 bandes photométriques pendant 10 ans. Sa caméra sera la plus grosse caméra jamais construite dans le monde avec un plan focal de 3.2 milliards de pixels. Cette thèse présente à la fois un aspect expérimental et phénoménologique. Le travail présenté porte tout d'abord sur l'élaboration du banc d'étalonnage de la caméra de LSST, et des premières mesures optiques validant le schéma de principe du banc. Nous présenterons ensuite la simulation des BAO dédiée à LSST tentant de prédire à quelle précision les paramètres d'énergie noire pourront être contraint. L'accent est mis sur la production d'un catalogue photométrique de galaxies simulé ainsi que sur une méthode de calcul des redshifts photométriques. La validation de la méthode grâce à des données spectro-photométriques du CFHTLS est également présentée.

J'ai consacré mon travail de thèse à la recherche de quasars à haut redshift dans le sondage Canada France High-z Quasar Survey in the Near Infrared (CFHQSIR). L'objectif principal de ce programme est de découvrir des quasars de redshift de l'ordre de z $\sim$ 7 dans les champs larges du CFHTLS (CFHTLS Wide) en utilisant des images réalisées dans le proche infrarouge avec la caméra WIRCam installée au foyer du CFHT. J'ai tout d'abord effectué la calibration photométrique de l'ensemble des données de CFHQSIR. J'ai ensuite étudié la qualité des images ainsi que leur propriété de bruit et leur profondeur. J'ai dans un deuxième temps calculé le nombre de quasars qu'il serait possible de détecter avec CFHQSIR et en ai déduit les contraintes envisageables sur la fonction de luminosité des quasars à z $\sim$ 7. J'ai ensuite procédé à l'identification de candidats quasars parmi les dizaines de milliers de sources que comptent les 130 degrés carrés couvert par CFHQSIR. Des observations de suivi photométriques des candidats ont finalement permis de révéler une cinquantaine d’objets, dont une quinzaine a été sélectionnée pour des observations spectroscopiques au Very Large Telescope (VLT). Celles-ci n’ayant, pour la plupart, pas encore été realisées, la nature exacte de ces sources ne pourra être connue que dans les prochains mois. Pour finir, la dernière partie de ma thèse s’est focalisée sur l’étude de modèles statistiques bayésiens afin de compléter ma méthode de sélection de candidats quasars. Cette étude m'a finalement permis de vérifier que la majorité des objets retenus pour des observations spectroscopiques étaient effectivement les candidats les plus probables. / My PhD work is focused on the search for high-redshift quasars in the Canada France High-z Quasar Survey in the Near Infrared (CFHQSIR). The main scientific objective of this CFHT Large Program is to search for quasars at redshift z $\sim$ 7 with near-infrared images of the CFHTLS Wide fields acquired with the CFHT WIRCam camera. Firstly, I carried out the photometric calibration of the CFHQSIR images. I performed a detailed analysis of the CFHQSIR data by studying their quality, as well as their noise properties and their depths.Secondly, I computed the number of high-redshift quasars that could be detected with CFHQSIR and the corresponding constraints which could be put on the z $\sim$ 7 quasar luminosity function. Then, I proceeded to the identification of quasar candidates among the many thousands of sources in the 130 square degrees covered by CFHQSIR. Photometric follow-up observations of the candidates revealed about fifty objects, of which fifteen were chosen to be spectroscopically observed with the Very Large Telescope (VLT). Given that this spectroscopic follow-up is not yet completed, the exact nature of these sources will only be known in the coming months. To finish, I applied Bayesian model comparison to my sample in order to complete and consolidate my selection procedure. My candidates were finally classified according to their probability to be a high-redshift quasar. I verified that the majority of the most likely candidates were selected for spectroscopic observations.

Les optiques utilisées pour les expérimentations utilisant la lumière blanche ou des lasers, sont généralement traitées afin de fonctionnaliser optiquement la surface pour, par exemple accroître leur faculté à réfléchir la lumière ou au contraire à la transmettre. Ceci est fait au moyen de machines de dépôt sous vide dans lesquelles différentes techniques de dépôt peuvent être utilisées. Dans tous les cas, de la matière est envoyée sur la surface de l'optique à traiter : des couches minces de différents matériaux sont alternativement déposées à leur surface. Cette amélioration des fonctions optiques exploite l'interférence des rayons lumineux qui sont réfléchis ou transmis par ces couches minces. Mais pour que le traitement soit efficace, il est nécessaire que les épaisseurs de chaque couche déposées respectent un schéma défini à l'avance : le design optique, il s'agit du plan de l'empilement des couches à déposer et de leurs épaisseurs théoriques.Différentes techniques de contrôle in-situ de l'épaisseur des couches minces existent. L'une d'elles, le contrôle quartz, est une technique de contrôle largement répandue pour sa simplicité de mise en œuvre mais possède une précision limitée à seulement quelques pourcents. Le sujet de cette thèse porte sur le développement et l'installation dans une machine de dépôt, prévue pour de grandes optiques, d'un système de contrôle basé sur l'analyse spectrale d'une lumière réfléchie par l'optique en cours de dépôt. Il s'agit d'un contrôle optique large-bande, technique mise en place dans la grande machine de dépôt du laboratoire afin de remplacer le contrôle quartz.Nous commencerons cette thèse par un aperçu des différentes techniques de dépôts utilisées au laboratoire puis des techniques de contrôle d'épaisseur les plus répandues dans le domaine des couches minces. Ensuite, nous continuerons sur le design et l'installation du système optique qui permet d'effectuer la mesure des couches en cours de dépôt. Enfin, nous monterons que les spécifications fixées sur les empilements de couches minces ont été atteintes avec précision et répétabilité / The optics that are generally used for the experiments using white light or lasers, have their surfaces usually treated in order to enhance their optical characteristics. This is done inside vacuum coating machines with different possible techniques. With all these techniques, some matter is deposited on the optical surface: several thin films of different materials are deposited in a stack. These improvements use the light interference properties of the beams that are reflected or transmitted by the thin films. But in order to make this effect the most efficient, it is necessary that the layer thicknesses respect an optical design: the layer stack and their theoretical thicknesses.Different in-situ thickness monitoring techniques exist. One of them, the quartz crystal microbalance technique, is widely used for its simplicity but it only allows an accuracy of a few percent. The thesis topic was the development and the installation of a thickness monitoring, in a large coating chamber used for large optics coating, in order to replace th quartz microbalance monitoring. . This is a broadband optical system performing a spectral analysis of the reflected beam from the optic during the coating. We will start this manuscript with a quick overviewof the deposition techniques available at the laboratory. Then, we will review the most widely used thickness monitoring methods in the domain of thin films. We will continue with the design and the installation of the optical system inside the coating chamber. Finally, we will show that the success criteria of the deposition tests were met with accuracy and repeatability

Les lampes à LEDs s’imposent comme la solution d’avenir pour l’éclairage vert de demain. Malgré des durées de vie annoncées par les constructeurs supérieures à 50 000h, une dérive prématurée de la qualité colorimétrique a été constatée. Ce travail de thèse porte sur l’influence de la photodégradation sur les propriétés optiques de l’un des composants d’un module LED : le composite luminescent qui est associé à la puce semi-conductrice. Des composites luminescents ont été élaborés à partir d’une matrice polymère (EVA ou PMMA) et d’un luminophore inorganique : Y3BO6 : 15% Eu3+. L’évolution des propriétés physico-chimiques et optiques de ces composites a été étudiée sous irradiation dans des conditions accélérées (λ>300 nm) et dans les conditions d’usage (LED UV, λ=365 nm). Le luminophore n’a pas montré d’effet prodégradant sur la photooxydation du polymère. Une perte des propriétés optiques du composite sous l’effet de la photodégradation du polymère a été mise en évidence dans le cas de la matrice EVA. L’évolution des paramètres photométriques de la lumière émise par les composites luminescents au cours du photovieillissement a pu être reliée à l’accumulation des photoproduits dans les films. En revanche, pour les composites PMMA/luminophore, la structure chimique et les propriétés optiques de ces composites ne sont pas modifiés pour des durées de photovieillissement accélérés de 4000h. / Phosphor-converted LEDs are emerging as an eco-friendly solution for the next generation lighting. Despite lifetimes claimed over 50 000h, a loss of the optical properties was noticed. This work focuses on the influence of photodegradation of the materials on the optical properties of the polymer/phosphor composite that is used to encapsulate the semiconductor chip. Luminescent composites were made from a polymer matrix (EVA or PMMA) and an inorganic phosphor: Y3BO6 :15% Eu3+. The evolution of physical, chemical and optical properties of these composites was investigated under irradiation in accelerated conditions (λ>300 nm) and in the use conditions of UV LED (λ=365 nm). The phosphor showed no pro-degrading effect on the photooxidation of the polymer. A loss of the optical properties of the composite was observed and ascribed to the photodegradation of the polymer in the case of the EVA matrix. The evolution of photometric parameters of the emitted light by the luminescent composite during photoaging can be attributed to the accumulation of photoproducts in films. However, for PMMA/phosphor composites, the chemical structure and optical properties of such composites are kept for accelerated photoaging time up to 4000h.

Sur l'intérieur du couvercle de sarcophages, sur la surface extérieure de clepsydres, au plafond de temples et de tombes datés de l'an 2100 à l'an 50 BC et disséminés tout le long de la Vallée du Nil, entre Alexandrie et Assouan, figurent vingt horloges stellaires et quatre-vingt listes d'étoiles dans l'ordre de leurs levers héliaques, de leurs levers nocturnes ou de leurs culminations. Leur identification à des étoiles visibles à l'oeil nu du catalogue Hipparcos a nécessité la constitution préalable d'une liste complète de ces étoiles ainsi que la traduction de leurs appellations hiéroglyphiques respectives. La comparaison entre les arrangements stellaires caractérisant chacune des cent listes d'étoiles a abouti à leur classification en six types de listes et permis la détermination des conditions spatiales, temporelles et optiques d'observation des étoiles. Ces contraintes ont ensuite été appliquées à un modèle de visibilité d'étoile à l'oeil nu dans le ciel nocturne ou crépusculaire de l'Égypte ancienne qui combine divers paramètres astrométriques et éléments photométriques. La constitution de listes d'étoiles dans l'ordre de leurs levers héliaques, de leurs levers nocturnes ou de leurs culminations, leur comparaison avec les six prototypes de listes dont nous disposons, la prise en compte de divers critères astronomiques, philologiques et pariétaux, ont permis de restreindre au strict minimum le nombre d'étoiles candidates à chacun des quatre-vingt dix décans égyptiens. Ce travail a abouti à la cartographie du ciel de l'Égypte ancienne, à une meilleure définition des heures de nuit égyptienne, à une datation plus précise du règne de plusieurs pharaons, etc.

Dans ce travail, les dégradations des diodes électroluminescentes (DEL) ont été étudiées en identifiant et en évaluant leurs signatures électriques et photométriques en vieillissement accéléré sous stress thermique et électrique. Un prototype de banc de test expérimental a été développé et construit spécifiquement pour cette étude ce qui nous a permis de tester 128 échantillons en appliquant différentes conditions de stress thermiques et électriques. Quatre types différents de DEL ont été étudié avec des caractéristiques techniques similaires (température de couleur, courant nominal, mono-puce,...) mais avec des technologies différentes couvrant les principaux acteurs du marché (Cree, Osram, Philips et Seoul Semiconductor). Les échantillons ont d'abord été caractérisés à leur état initial, puis soumis à des conditions de stress électrique (à 350mA ou 1050mA) et thermique (fixé à 50°C). Les mécanismes de défaillance ont été analysés en étudiant l'évolution des signatures électriques et photométriques. Ces caractérisations ont permis d'évaluer et de déterminer l'origine des dégradations à différents niveaux : puce semi-conductrice, interconnexions, phosphore ou encapsulation du dispositif. Les caractérisations électriques nous ont permis d'identifier les mécanismes de dégradation de la puce semi-conductrice et de déterminer la nature des dégradations au niveau du contact ohmique du dispositif (sous fort courant injecté). Les caractérisations photométriques complètent cette étude en évaluant les dégradations associées à l'optique (encapsulation et packaging). / In this work, the degradation of light emitting diodes (LEDs) is studied by identifying and evaluating their aging signature during the stress time. The custom-made experimental test bench is built for realization of the test measurement. Through this experimental test bench, it allows to test a large amount of LED samples and enable to select different temperature condition and different current stress level. There are four different types of LED with similar characteristic in term of their color temperature, IF, VF, power (1W) and as monochip, but different technology coming from Cree, Osram, Philips and Seoul Semiconductor. The devices are firstly characterized their electrical and photometrical characteristic at their initial state, then they are submitted to different current stress condition at low current stress (350mA) and high current stress (1000mA) while the thermal stress is fixed at one temperature (50°C). The study of these devices failure mechanism is archived by using the primary method based on the electrical and photometrical characterization of the devices that allows to evaluate their degradation at different locations of the device components such as semiconductor chip, interconnection and device's package. The electrical characteristic of the device's I-V curve: at low injected current level and reverse bias allow us to identify the degradation characteristic of device's semiconductor chip, at high injected current level allows us to determine the degradation of device's ohmic contact and photometric characteristic allows us to evaluate the degradation of device's package system.

Je présente dans cette thèse de nouvelles contraintes sur la formation et l’évolution des galaxies, en étudiant leur croissance en masse et leur évolution au sein de la toile cosmique depuis l’époque de leur formation jusqu’à maintenant. Pour cela, j’ai créé un catalogue photométrique sur le champ COSMOS. Ce catalogue permet de sonder avec précision l’Univers à haut redshift. J’analyse ce relevé observé à l’aide de relevés virtuels, produits à partir de simulations hydrodynamiques. Ces simulations implémentent nos connaissances sur la formation et l’évolution des galaxies.Dans un premier temps, je montre que l’évolution en redshift des propriétés des galaxies est relativement bien comprise en invoquant des processus qui dépendent essentiellement de la masse, tels que le feedback des étoiles et des AGN. Je souligne également comment nos méthodes observationnelles génèrent des biais dans les propriétés physiques des galaxies calculées à partir de la photométrie.Dans un deuxième temps, je montre comment la dynamique des flots de matière à grande échelle gouverne l’acquisition du moment angulaire des galaxies et halos de matière noire, ce qui implique que certaines propriétés des galaxies sont supposées dépendre de leur environnement anisotrope. J’ai extrait la structure filamentaire du catalogue photométrique que j’ai créé sur le champ COSMOS et j’ai mesuré cette dépendance. Je trouve des gradients de masse et de couleurs dans la direction du filament. Il apparaît que la masse et le moment angulaire des galaxies sont deux quantités interdépendantes et tous deux impactés par leur environnement anisotrope. / I present in this thesis new constraints on galaxy formation and evolution while studying the galaxy mass growth and the co-evolution of the cosmic web and the embedded galaxies, from the epoch of cosmic dawn to today.To do so, I first created a new photometric catalog on the COSMOS field with precise photometric redshifts allowing to probe accurately the high-redshift Universe. I analyze this survey while relying heavily on comparisons with virtual galaxy surveys produced from state-of-the- art cosmological hydrodynamical simulations, which capture all our current knowledge of galaxy formation and evolution.From this comparative analysis, in the first part of my thesis I show that the redshift evolution of galaxy properties is reasonably well understood when invoking mass-dependent processes (AGN and stellar feed- back). I highlight also the effect of simplifying assumptions inherent to our observational methods, which bias the physical properties computed from galaxy photometry.Galaxies and haloes are embedded in the cosmic web, an intricate large-scale structure of walls, filaments and nodes. In the second part of my thesis, I show how galaxies and dark haloes gain their angular momentum from the large-scale flow, implying that some of their properties depend on their anisotropic filamentary environment. I then extract the filamentary structure from the observed photometric catalog and measure the dependence of galaxy properties to the anisotropic environment. I find mass and colour gradients towards the filaments. In turn it emerges that galaxy masses and angular momenta are two dependent quantities impacted by their anisotropic environment.