Un réseau de Bragg fibré est un tronçon de fibre optique dont le coeur présente une modification périodique et permanente de l’indice de réfraction. Dans sa structure la plus simple, il se comporte, en réflexion, comme un miroir sélectif en longueur d’onde, ne réfléchissant qu’une plage de longueurs d’onde autour de la longueur d’onde de Bragg. Le signal transmis est alors débarrassé des composantes spectrales réfléchies par le réseau de Bragg. Ce composant fibré correspond donc à un filtre optique pour lequel il est important de caractériser les évolutions, en fonction de la longueur d’onde, des réponses en amplitude et en phase. En pratique, les réseaux de Bragg fibrés sont largement utilisés pour la réalisation de différents composants utiles dans le domaine des télécommunications par fibres et des capteurs optiques. De manière générale, il s’avère de plus en plus important de caractériser les propriétés de polarisation induites par la présence de biréfringence des composants optiques ; il en est de même pour les réseaux de Bragg fibrés. En effet, avec l’augmentation des débits de transmission, les communications par fibres optiques sont de moins en moins tolérantes aux effets associés à la polarisation de la lumière. L’utilisation des réseaux de Bragg pour des applications de télécommunications requiert donc de connaître leurs propriétés de polarisation. De même, dans le domaine des capteurs, l’information offerte par l’évolution de ces propriétés en fonction des contraintes extérieures peut être utile pour améliorer les performances et les potentialités des capteurs à réseaux de Bragg. Dans le cadre de cette thèse de doctorat, nous présentons une étude des propriétés spectrales des réseaux de Bragg fibrés en y incluant l’analyse des propriétés de polarisation de la lumière causées par la présence de biréfringence au sein du réseau. Cette étude est menée pour deux catégories de réseaux de Bragg présentant de la biréfringence. Une première catégorie concerne les réseaux inscrits dans des fibres hautement biréfringentes. Pour ces fibres, étant donné les valeurs importantes de biréfringence considérées, ses effets sont directement visibles sur la réponse classique en amplitude. Dans ce cas, nous démontrons qu’il est possible de modéliser complètement les évolutions, en fonction de la longueur d’onde, des paramètres permettant de caractériser les propriétés de polarisation des réseaux de Bragg. Une étude théorique et expérimentale est présentée pour les paramètres de Stokes, le paramètre de PDL (Polarisation Dependent Loss - perte dépendante de la polarisation) et le paramètre de DGD (Differential Group Delay - délai de groupe différentiel). Une seconde étude est menée pour les réseaux de Bragg inscrits dans des fibres standards. Pour ces réseaux, la biréfringence est relativement faible si bien que ses effets sont difficilement perceptibles sur la réponse en amplitude du réseau. Elle n’est donc généralement pas prise en considération lors de l’analyse des propriétés spectrales des réseaux. Nous montrons cependant dans cette thèse de doctorat qu’elle conduit à des valeurs importantes des paramètres de polarisation (paramètres de Stokes, PDL et DGD). Compte tenu des différentes origines possibles de la biréfringence des réseaux, nous exposons deux modèles caractérisant la présence de la biréfringence. Les résultats théoriques obtenus pour ces deux modèles sont alors systématiquement comparés. Nous rapportons finalement des résultats expérimentaux en adéquation avec les résultats théoriques. Pour ces réseaux de Bragg faiblement biréfringents, nous établissons également la relation qui existe entre les paramètres utilisés pour caractériser les propriétés de phase du réseau (courbes de délai et de dispersion) et les paramètres de Stokes et de DGD. En particulier, nous démontrons théoriquement et expérimentalement que les évolutions en fonction de la longueur d’onde de la dispersion chromatique et du DGD ne diffèrent que dans leur valeur absolue, le rapport de ces valeurs étant proportionnel à la biréfringence. En outre, nous discutons la possibilité d’appliquer cette relation à d’autres types de réseaux fibrés et présentons des résultats expérimentaux dans le cas d’un réseau à longs pas. Une application intéressante de la connaissance des paramètres de polarisation des réseaux de Bragg est la détermination de la biréfringence. Nous considérons d’une part le cas d’une biréfringence causée par une contrainte transverse appliquée sur une fibre optique. Nous montrons qu’un réseau de Bragg est utilisable à l’endroit de la contrainte pour obtenir la quantité de biréfringence induite localement. D’autre part, les propriétés de polarisation sont utilisées pour étudier l’évolution de la biréfringence induite lors du processus d’inscription d’une série de réseaux de Bragg de caractéristiques différentes. La reconstruction de la biréfringence de cette série permet alors d’analyser l’impact des paramètres de l’inscription sur la biréfringence photoinduite. Nous proposons finalement une technique originale permettant de réduire les effets de la biréfringence des réseaux. Cette technique est basée sur l’application d’une torsion de la fibre lors de l’inscription, ce qui permet d’introduire du couplage de modes de polarisation au niveau du réseau de Bragg. L’analyse théorique des propriétés spectrales des réseaux menée dans le cas classique est alors adaptée pour tenir compte de l’effet du couplage de modes. Les résultats de simulation obtenus montrent qu’il est en effet possible de réduire la PDL et le DGD de cette manière, ce qui peut s’avérer intéressant dans le cadre d’applications de télécommunications à haut débit.

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Meson production in proton-deuteron collisions has been studied using the WASA detector facility at the CELSIUS storage ring in Uppsala. Data were obtained at two different beam energies, 1360 MeV and 1450 MeV, slightly above threshold for η and ω mesons. The differential cross sections of pd → 3He ω constitute the first measurements of this reaction covering the whole angular range. The ω angular distributions are isotropic at 1360 MeV but have strong forward and backward enhancements at 1450 MeV. Theoretical calculations using a two-step model fail to reproduce the shapes of the angular distributions and underestimate the total cross sections. The tensor polarisation of the ω meson has been derived from the measured angular distributions of the ω decay products. The π+ π- π0 and the π0 γ decay channels gave consistent results, showing that the ω meson is produced unpolarised at both energies. This is in contrast to a recent MOMO measurement which showed that the Φ meson is produced almost completely polarised in the pd → 3HeΦ reaction. Different production dynamics of ω and Φ mesons close to threshold raises the question whether the Okubo-Zweig-Iizuka (OZI) rule is applicable in low-energy nucleon-nucleon reactions. The angular distributions of the η meson produced in the pd → 3He η reaction are strongly enhanced for forward going η mesons at both energies. The σ(pd → 3He π+ π- π0 )/σ(pd → 3He π0 π0 π0 ) ratio has been measured and discussed in terms of isospin amplitudes. A rough estimate of the pd → 3He π0 π0 π0 π0 cross sections has also been obtained and the pd → 3He η π0 reaction has been studied for the first time near threshold.

Les mesures de polarisation permettent d'obtenir un jeu d'observables indépendantes et d'accéder, grâce à des termes d'interférence, aux faibles contributions de l'interaction. Dans ce cadre, le deuton est particulièrement intéressant puisque c'est le seul état lié du système NN ce qui en fait un noyau privilégié pour l'étude de l'interaction entre deux nucléons à courte portée. De plus, son isospin nul en fait une excellente sonde isoscalaire, et son spin 1 permet la mesure d'observables de polarisation tensorielles. Le polarimètre POLDER constitue le premier et l'unique polarimètre permettant de mesurer la polarisation tensorielle des deutons d'énergie cinétique comprise entre 175 et 500 MeV. Après un exposé du formalisme de polarisation, cette thèse décrit l'ensemble de détection et la réaction d'échange de charge H(d,pp)n sur laquelle est basé le polarimètre. Les résultats de la calibration ont permis de déterminer les pouvoirs d'analyse et les figures de mérite du polarimètre, et sont présentés en détail. Une première expérience de mesure de polarisation a été réalisée dans les diffusions de deutons sur le Calcium 40 et le Carbone 12. Elles ont permis de déterminer, pour la première fois, la signature des transitions de spin isoscalaires sur le niveau 12,7 MeV du Carbone 12 à partir d'observables tensorielles. Enfin une description succincte de l'utilisation de POLDER dans l'étude de la réaction H(p,d)pion et la diffusion élastique électron-deuton montre les perspectives ouvertes par la mise en œuvre de ce dispositif.

The thesis comprises investigations of two topics related to the PANDA experiment. The first part is dedicated to energy resolution and light yield uniformity studies of PWO crystals for the electromagnetic calorimeter. The second part of the thesis is dedicated to simulation studies of the p̅p→Λ̅Λ and the p̅p→Λ̅Σ0 channels. Photon response measurements with one 3×3 crystals matrix of rectangular crystals and one 5×5 matrix with tapered crystals have been performed at the MAX-Lab synchrotron facility in Lund, Sweden. Photon energies in the range of 13-84 MeV were used. GEANT4 simulations were performed in order to find the most suitable method for adding the energy contributions and for calibration purposes. The widths, σ, of the resulting experimental summed energy peaks were fitted using the Novosibirsk distribution. The results show that the electromagnetic shower at 84 MeV is completely contained in the 5×5 matrix. The widths (σ) for the summed energy peaks were determined.Studies of the uniformity of the light yield were performed for crystals of three different shapes and different wrapping materials. The light yield as a function of distance between the point of energy depositions and the PM tube, was shown to be closely related to the crystal shape and the wrapping material. The p̅p→Λ̅Λ channel was studies at beam momenta of 1.64 GeV/c, 4 GeV/c and 15 GeV/c, while p̅p→Λ̅Σ0 was studied at 4 GeV/c. In the simulations, both phase space differential cross-sections and experimental differential cross-sections from PS185 were used as input. The purpose of the simulations was to show that the reaction channels can be reconstructed in the detector. Special interest was paid to the polarisation and spin correlations of the hyperons. The result is that there is acceptance of cosθ angular range over the full momentum range of the HESR for both channels. Using isotropic differential cross-sections, the polarisation for Λ̅ and Σ0 as well as spin correlations between Λ̅Λ and Λ̅Σ0 can be well reconstructed. Using the differential cross-sections from PS185, the particles are more likely to go forwards in their respective directions in the CM-system, thus making reconstruction over the full angular range more difficult at high beam momenta.

Un dirigeable haute altitude (HAA: High Altitude Airship) évoluant à plus de 20 km au-dessus du sol est envisagé en tant que plate-forme d'accueil pour un réseau d'antennes spirales pour des applications radar. L'antenne spirale d'Archimède est un excellent élément rayonnant pour des applications nécessitant une large bande de fréquences ainsi qu'une polarisation circulaire. Dans la plupart des cas, l'alimentation se fait au centre de l'antenne spirale. Cependant, certains environnements interdisent un accès au centre de l'antenne. Cela est notamment le cas des plateformes aéroportées tels que les dirigeables. Celles-ci ne permettent pas de conformer un réseau d'antennes spirales tout en accédant à leur centre. Il est donc indispensable, dans ces cas, d'alimenter l'antenne autrement. Une solution est d'exciter l'antenne spirale par l'extérieur avec plusieurs sources. L'objectif de cette étude est d'obtenir des caractéristiques de rayonnement similaires à celles de l'antenne spirale d'Archimède tout en libérant le centre. Plusieurs solutions d'alimentation dans le plan de l'antenne sont étudiées. Pour chaque antenne, un prototype a été réalisé et mesuré dans une chambre anéchoique. Les résultats obtenus correspondent à de ceux de la simulation, ce qui nous permet de valider le fonctionnement des différents prototypes.

La magnétite (Fe3O4) est un candidat prometteur pour des applications dans des dispositifs en spintronique. Ce ferrimagnétique avec une température de Curie élevée a été théoriquement prévu pour être un demi-métal avec un canal conducteur pour les spins minoritaire et un semi-conducteur pour les spins majoritaires, résultant en 100% de polarisation en spin au niveau de Fermi. Cependant, jusqu'à présent, aucune preuve expérimentale claire sur ce sujet n'a été faite. Cette thèse présente des études en photoémission résolue en angle et en spin sur la structure électronique et magnétique de couches minces de Fe3O4 (001) épitaxiées sur MgO(001) . Un calcul de la structure de bande utilisant l'approximation du gradient généralisé (GGA + U) est proposé pour expliquer les résultats expérimentaux. Bien que l'intensité de photémission au niveau de Fermi soit très faible en raison du rôle joué par les polarons, une dispersion de la bande Fe 3d-t2g est observée. Le comportement global de cette bande est en bon accord avec le calcul de la structure état électronique représentant état fondamental. Pour simuler les spectres de photoémission, nous avons utilisé l'approximation de l'électron libre à l'état final, tout en ignorant les éléments de matrice de la transition électronique. Dans la simulation, les bandes calculées sont convoluées respectivement par la lorentzienne et la gaussien pour tenir compte de la durée de vie et des effets de couplage électron-phonon. En intégrant l'intensité spectrale sur un intervalle d'énergie de 100 MeV au niveau de Fermi, nous avons obtenu la première preuve expérimentale de la surface de Fermi. Détermination de la polarisation de spin des électrons est un test ultime des calculs de bandes et des spectres de photoémission modélisés. Dans nos expériences de photoémission résolue en spin, nous avons utilisé des photons de 4.65 et 6.20 eV. Le même échantillon comme pour la photoémission intégré en spin a été mesuré, nécessitant son transfert par l'air dans une autre chambre. L'échantillons n'a pas été soumis à un nettoyage avant les mesures résolues en spin ce a conduit à une réduction de la polarisation en spin à cause de la présence d'une couche polluée sur la surface. Néanmoins, une polarisation de spin de - 50% et -72 % a été mesurée au voisinage de EF respectivement pour les photons de 6.20 et de 4.65 eV. Nous en concluons que Fe3O4 peuvent être décrits par un modèle de bande et en particulier qu'il est demi-métallique. Nous avons également utilisé des impulsions femtoseconde laser dans une expérience pompe-sonde pour étudier la dynamique ultra-rapide à l'échelle atomique. Nos résultats montrent que la durée de vie des électrons excités dans Fe3O4 est beaucoup plus longue que dans un métal "ordinaire". L'analyse de la polarisation en spin des électrons excités montre que la désaimantation ne se produit pas dans le domaine de la femtoseconde, ce qui est compatible avec des propriétés demi-métalliques de la magnétite .

Au cours des dernières années, grâce au radar à polarisation, on constate un intérêt particulier pour l'étude de l'estimation du taux de précipitation à partir du déphasage total mesuré. Plusieurs auteurs ont ainsi confirmé que le gradient radial de la composante de propagation de la phase est un bon indicateur pour estimer le taux de précipitation. Selon la théorie électromagnétique, le déphasage de propagation est une quantité monotone croissant avec la distance parcourue dans la précipitation. Cependant, dans certaines régions, comme dans la couche de fusion ou dans des orages de grêle, la phase mesurée présente parfois des anomalies, à savoir des valeurs négatives du déphasage total mesuré, qui ne sont pas encore complètement comprises. Afin d'expliquer ces valeurs, plusieurs interprétations ont été proposées de manière individuelle dans la littérature. Ce comportement est attribué soit à la composante de rétrodiffusion de la phase, soit au degré d'orientation en commun des hydrométéores dans l'espace, ou soit à la non-homogénéité à l'intérieur du volume de résolution dans des régions de forts gradients de la réflectivité. Le but de notre travail a donc été de développer une méthodologie théorique et opérationnelle capable d'intégrer les trois interprétations dans un seul modèle unifié. Dans un premier temps, nous avons développé une équation de la phase mesurée qui dépend explicitement des trois paramètres de la variabilité spatiale de la précipitation. Ensuite, afin d'examiner la contribution relative de chaque terme à la pondération de la phase dans la couche de fusion, nous avons analysé les variables polarimétriques pour deux heures de données du radar à la bande S de l'université McGill. Cette évaluation s'avère indispensable pour l'identification de la microphysique et de la structure fine de la précipitation dans la couche de fusion, ainsi que pour obtenir une meilleure estimation du taux de précipitation. Nos principaux résultats montrent que dans la région d'anomalie de la couche de fusion, le degré d'orientation en commun des hydrométéores et le déphasage de rétrodiffusion représentent les contributions les plus importantes. La contribution des gradients des variables polarimétriques, quoi que non nulle, est beaucoup moins importante par rapport aux autres termes de variabilité spatiale. Nous concluons alors que la prise en considération de manière individuelle d'un ou de plusieurs termes de variabilité spatiale de la précipitation conduit à une mauvaise évaluation du déphasage de rétrodiffusion caractéristique de la microphysique de la couche de fusion, ainsi que du déphasage de propagation caractéristique de la précipitation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Radar à polarisation, Gradients négatifs du déphasage total mesuré, Couche de fusion, Processus de rétrodiffusion, Orientation des hydrométéores, Volume de résolution radar non homogène.

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