Les solitons de cavité sont des pics stationnaires d'intensité qui apparaissent dans le plan transverse d'un résonateur optique non linéaire injecté par un champ électromagnétique cohérent (faisceau de maintien). Ils peuvent être allumés et éteints individuellement par une perturbation locale sous la forme d'un pulse de lumière (faisceau d'écriture). La possibilité de contrôler leur position et leur mouvement par l'introduction d'un gradient de phase ou d'amplitude dans le faisceau de maintien permet leur application comme pixels mobiles de lumière dans un processeur d'information tout optique. D'un point de vue fondamental, les solitons de cavité sont des Structures Localisées à un seul pic en tous points analogues à celles observées dans les milieux granulaire, dans la décharge électrique dans un gaz, dans les instabilités chimique et dans l'hydrodynamique. Ces structures apparaissent en présence d'une instabilité modulationelle de la solution homogène qui se produit de façon sous critique, où il y a donc cœxistence de solutions différentes pour les mêmes valeurs de paramètres. Les solitons de cavité ont donc une nature très différente par rapport aux solitons spatiaux qui sont basés sur un mécanisme de compensation entre diffraction et non linéarité qui se produit lors de la propagation.<br /><br />Dans cette thèse je résumerai les principaux résultats de ma recherche sur les solitons de cavité dans les Lasers à Semi-conducteurs à Cavité Verticale. J'introduirai le concept de Soliton de cavité dans le cadre de la morphogènes en optique et je mettrai en évidence la similitude avec les structures localisées observées dans d'autres systèmes optiques. Je montrerai expérimentalement leur existence et j'analyserai leurs propriétés dans l'espace de paramètres. Je montrerai qu'il est possible de les positionner en forme de matrices qui peuvent être reconfigurées optiquement. Je mettrai en évidence expérimentalement la possibilité d'utiliser les solitons de cavité pour la réalisation d'une ligne de retard tout optique basée sur leur coulissement en présence d'un gradient de phase dans le faisceau de maintien.

Nous étudions les effets des corrélations Kondo sur le déphasage de transmission d'une boîte quantique. Ce travail est motivé par les expériences d'interférométrie quantique réalisées ces dernières années permettant d'accéder au déphasage subi par un électron au passage à travers une boîte quantique dans le régime soit Kondo soit blocage de Coulomb. Notre analyse est basée sur la théorie de la diffusion et les calculs de Bethe ansatz dans un modèle d'Anderson. Dans l'état non magnétique et à basses températures, on trouve que le déphasage est égal à l'occupation de la boîte en unités de Π. Cette prédiction est en excellent accord avec les données expérimentales. Nous proposons ensuite une interprétation des « sauts de phase » observés quand la tension de grille varie, soit « incomplets » soit « complets » suivant que le système est dans le régime Kondo ou blocage de Coulomb. Finalement nous étudions la densité spectrale et le déphasage à tension de polarisation et température finies, dans une approximation de type NCA du modèle d'Anderson exprimé dans la représentation de bosons esclaves en utilisant le formalisme de Keldysh pour décrire la situation hors équilibre. Un accord qualitatif est trouvé avec les résultats expérimentaux.

Ce travail a pour objectif de comprendre et de mesurer les processus d'agrégation et leur impact sur le transport et le dépôt de matière à l'interface entre l'eau douce et l'eau de mer. Il combine des mesures de terrain au niveau de la zone de mélange du grand Rhône, des expériences de laboratoires et une étude numérique de l'agrégation.<br />En effet, afin de mener à bien cette étude, il a fallu développer de façon préliminaire différents outils. On a ainsi mis au point deux nouvelles méthodes de mesure expérimentale de la structure des agrégats qui échappent aux techniques existantes. Ces méthodes permettent, outre une meilleure connaissance du système, de développer et de valider un nouveau modèle de la cinétique de croissance des agrégats. Ce modèle numérique prend en compte la dimension fractale des agrégats ainsi que sa variabilité. Il est validé par confrontation à des données issues de la bibliographie et l'expériences.<br />Une étude de terrain dans l'estuaire du grand Rhône est menée dans des conditions hydrodynamiques contrastées (étiage, débit moyen et crue). Elle a permis d'obtenir, pour la première fois, une série de mesures de tailles de particules tout au long de la zone de mélange. Il est établi que les particules les plus grosses (supérieures à 5 microns) présentent une évolution contrôlée par la dilution, la sédimentation et<br />éventuellement la remise en suspension. Par contre, les particules plus petites (2 à 5 microns) montrent une augmentation de leur concentration le long de la zone de mélange. Dans les premiers temps du mélange, cette augmentation est liée à la fragmentation d'agrégats. Il est possible de montrer ensuite i) que l'agrégation des colloïdes ne peut expliquer cette augmentation que si ceux ci ne réagissent pas avec les fractions de tailles supérieures et présentent une réactivité très supérieure à la réactivité moyenne (alpha : 0.009) et ii) que la production primaire est un mécanisme probable pour expliquer cette augmentation.

Etude théorique de la propagation des électrons rapides dans les alliages: application à la microscopie électronique en transmission<br /><br /><br />Ce travail traite de l'influence du désordre chimique sur la propagation des électrons rapides. C'est un sujet directement lié aux études du laboratoire de physique du solide de l'ONERA, sur les alliages métalliques, en particulier par microscopie électronique à transmission. Certaines observations des microscopistes semblent montrer que l'effet du désordre chimique sur les images est hautement non-linéaire. L'objectif de ce travail est donc de préciser plus quantitativement la réponse de la fonction d'onde à un tel désordre.<br /><br /><br />Une analyse tràs précise de cas simples (diffraction par les cristaux monoatomiques et par les alliages ordonnés) a tout d'abord été effectuée afin de comprendre en détail tous les paramètres pertinents du problème, et de cerner les difficultés. Une fois le cadre général défini de façon précise, il est plus aisé d'aborder le problème complexe de l'effet du désordre. L'utilisation systématique de l'approximationde la colonne atomique introduite par Dirk Van Dyck a permis de décrire de façon relativement simple et synthétique l'effet du désordre chimique, et explique de nombreux comportements physiques observéspar les expéimentateurs. Mais notre analyse ouvre également des possibilités nouvelles d'applications à des phénomènes complexes, tels que la diffusion diffuse, l'effet de l'agitation thermique, et peut s'appliquer à l'analyse de nombreuses situations expérimentales.

L'objectif de ce travail de thèse a été d'évaluer le potentiel de la technique PolInSAR pour l'extraction des paramètres physiques de la forêt et la transposition de ce type d'analyse aux conditions spatiales. <br /><br />Des travaux antérieurs ont montré que cette technique était efficace pour l'estimation de la hauteur des arbres, qui peut être reliée à la biomasse aérienne par une relation allométrique, à partir de données acquises en bande L. La première partie de ces travaux a porté sur le développement de procédures d'inversions aux fréquences extrêmes du spectre généralement utilisé pour l'étude des surfaces naturelles, la bande X et la bande P, dans le contexte de données acquises par le système aéroporté RAMSES sur des forêts de pins. <br /><br />Ensuite, l'influence des paramètres système qui diffèrent le plus de l'aéroporté au satellitaire, la résolution et le rapport Signal à Bruit, est quantifiée sur la robustesse et la précision de l'inversion en bandes X, L et P afin d'en déterminer les limitations en conditions spatiales.

Au cours de cette thèse, nous avons étudié les mécanismes d'induction à l'origine de l'instabilité dynamo dans des écoulements de métaux liquides à grand nombre de Reynolds magnétique (Rm). Les écoulements considérés sont pleinement turbulents et présentent des fluctuations sur une large gamme d'échelles spatio-temporelles. En mesurant le champ induit lorsqu'un champ extérieur est appliqué à un écoulement de gallium liquide (Rm<5) ou de sodium liquide (Rm<50), nous nous sommes intéressé aux questions suivantes : Existe-t-il un effet coopératif des petites échelles de la turbulence pouvant contribuer au champ induit à grande échelle ? Si les résultats de la théorie de champ moyen suggèrent la possibilité d'un effet coopératif pouvant induire un champ magnétique à grande échelle, les mesures effectuées dans les expériences du tore de Perm, et VKG de Lyon, montrent que la contribution des petites échelles est négligeable devant celle des grandes échelles de l'écoulement. Comment décrire les effets d'induction produits par les mouvements à grande échelle ? En mesurant, à bas Rm(Rm<5), les profils de champ induit le long d'un rayon dans l'expérience VKG, nous montrons que l'écoulement de von Karman contrarotatif présente un comportement turbulent à grande échelle. L'écoulement passe 50% du temps dans des configurations très éloignées de sa structure moyenne, ce qui provoque de larges fluctuations des mécanismes d'induction, et peut les rendre inefficaces pendant des durées supérieures au temps de diffusion magnétique. Les résultats expérimentaux obtenus, tant dans le gallium que dans le sodium, suggèrent que le caractère turbulent de l'écoulement ne peut avoir qu'un impact faible sur le seuil de l'instabilité alors les fluctuations aux grandes échelles de l'écoulement peuvent remettre en question l'analyse cinématique basées sur le seul écoulement moyen.Dans une seconde partie de la thèse, nous explorons numériquement les mécanismes d'induction dans un écoulement constitué d'un ensemble de colonnes hélicitaires organisées le long d'un anneau. Pour un tel écoulement qui reproduit la structure des colonnes de Busse de la convection thermique dans le noyau terrestre, nous montrons, à l'aide d'une technique itérative, que des modes dipolaires et quadrupolaires peuvent être entretenus. Le quadrupôle semble toujours favorisé par rapport au dipôle et le bouclage du cycle dynamo se fait entre les composantes radiale et toroïdale du champ magnétique. Les résultats obtenus pour ce système simple soulignent le lien étroit existant entre la géométrie de l'expérience dynamo de Karlsruhe et le problème de la génération du champ magnétique terrestre dans le modèle de convection de Busse.

Ce travail est porté sur les propriétés structurales et optiques de structures à boîtes quantiques III-nitrures dopées avec des terres rares réalisées par épitaxie à jets moléculaires.<br />Pendant la croissance, les terres rares ont une influence drastique sur les boîtes, expliquée par les propriétés surfactantes des atomes de terres rares.<br />La caractérisation optique et structurale montre que les boîtes sont dopées efficacement avec les ions de Eu, Tm et Tb. D'autres localisations des terres rares ont été trouvées, par exemple, pour le Tm, à l'interface du GaN des boîtes et de l'AlN.<br />Ce travail s'intéresse aussi à la dynamique d'excitation de boîtes quantiques dopées aux terres rares. La photoluminescence de couleurs intéressantes est stable de la température de l'hélium liquide jusque la température ambiante.<br />Des structures à boîtes quantiques plus complexes sont aussi abordées : des boîtes InGaN:Eu QDs et des boîtes GaN co-dopées, importante pour la réalisation de composants.<br />Une attention particulière a été mise sur les couches de GaN dopé Eu, où différents sites pour l'Eu ont été mis en évidence près de surface et à l'intérieur de matériau.

Contenu:<br />Résumé de l'activité d'enseignement et de recherche du candidat<br />Curriculum Vitae du candidat

Pour une exploitation technologique possible en ingénierie électromécanique, nous considérons dans cette thèse l'étude dynamique et la synchronisation des dispositifs électromécaniques non-linéaires décrits par le système couplé constitué de l'oscillateur électrique de Duffing couplé magnétiquement et paramètriquement aux oscillateurs mécaniques linéaires en série et en parallèle. L'intérêt porté sur ces dispositifs électromécaniques revêt un caractère technologique indéniable, dû à sa présence dans plusieurs branches de l'ingénierie électromécanique. Nous étudions le comportement de ces dispositifs à travers les études analytique et numérique, et montrons que les phénomènes non-linéaires tels que: les phénomènes de résonances, d'anti-résonances, d'hystérésis et de multi-stabilité, les oscillations sous et super harmoniques, et le chaos peuvent être utilisé pour améliorer les perfectionnements à des taches industrielles. Le problème de synchronisation des états régulier et chaotique de ces dispositifs est aussi d'un grand intérêt pour des applications en ingénierie électromécanique.

Dans ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches sont présentées les études menées par Jean-Paul Crocombette entre 1996 et 2005 au Service de Recherches de Métallurgie Physique de la Direction de l'Energie Nucléaire à Saclay. <br />Le travail se place dans le cadre général des recherches en sciences des matériaux sur le vieillissement des oxydes d'intérêt pour le nucléaire, en particulier sous irradiation. Dans ce contexte, on a mené des études de modélisation à l'échelle atomique en abordant deux ingrédients élémentaires du vieillissement sous irradiation : les défauts ponctuels et les cascades de déplacements à l'aide de deux techniques de simulation complémentaires : les calculs de structure électronique dits ab initio et la dynamique moléculaire en potentiels empiriques.<br />La première partie du mémoire est consacrée aux études de défauts ponctuels : auto-défauts (lacune, interstitiel) ou dopants hétéro-atomiques. Après avoir rapidement rappelé l'énergétique des défauts ponctuels dans les oxydes, les particularités des calculs de défauts et la précision que l'on peut attendre de ce type de calcul, on présente les résultats obtenus sur le dioxyde d'uranium, l'oxygène dans l'argent et la silice amorphe.<br />La deuxième partie du mémoire s'intéresse aux cascades de déplacements atomiques créées par les noyaux de recul des désintégrations Α dans diverses matrices cristallines de stockage des actinides radioactifs. Les calculs de cascade donnent des éléments pour comprendre les mécanismes d'amorphisation sous irradiation de ces oxydes. On a ainsi prédit que l'amorphisation dans le zircon a lieu dans le coeur de chaque trace alors que dans le zirconate de lanthane, l'amorphisation se produit par accumulation de défauts ponctuels.<br />En fin de mémoire, on présente les perspectives ouvertes par ces études et les travaux en cours.