E calcul autonome vise à concevoir des logiciels qui prennent en compte les variations dans leur environnement d'exécution. Les boucles de rétro-action (FCL) fournissent un mécanisme d'auto-adaptation générique, mais leur intégration dans des systèmes logiciels soulève de nombreux défis. Cette thèse s'attaque au défi d'intégration, c.à.d. la composition de l'architecture de connexion reliant le système logiciel adaptable au moteur d'adaptation. Nous proposons pour cela le langage de modélisation spécifique au domaine FCDL. Il élève le niveau d'abstraction des FCLs, permettant l'analyse automatique et la synthèse du code. Ce langage est capable de composition, de distribution et de réflexivité, permettant la coordination de plusieurs boucles de rétro-action distribuées et utilisant des mécanismes de contrôle variés. Son utilisation est facilitée par l'environnement de modélisation ACTRESS qui permet la modélisation, la vérification et la génération du code. La pertinence de notre approche est illustrée à travers trois scénarios d'adaptation réels construits de bout en bout. Nous considérons ensuite la manipulation de modèles comme moyen d'implanter ACTRESS. Nous proposons un Langage Spécifique au Domaine interne qui utilise Scala pour implanter une famille de DSLs. Il permet la vérification de cohérence et les transformations de modèles. Les DSLs résultant ont des propriétés similaires aux approches existantes, mais bénéficient en plus de la souplesse, de la performance et de l'outillage associés à Scala. Nous concluons avec des pistes de recherche découlant de l'application de l'IDM au domaine du calcul autonome.

Les milieux Kerr soumis à des faisceaux optiques contrapropageants provenant, soit d'une cavité Pérot-Fabry plan-plan ou d'une boucle de rétro-action, ont été très étudiés pour la génération de structures transverses. De nombreux développements théoriques dans la configuration de la cavité ont prédit l'existence de structures localisées (solitons). Cependant aucune mise en évidence expérimentale de ces structures n'a été réalisée à ce jour. Dans la configuration de la boucle de rétro-action optique, les régimes fortement non linéaires présentent des structures rares et intenses, très localisées aussi bien spatialement que temporellement. C'est dans ce cadre que nous nous intéressons expérimentalement à la structuration localisée de la lumière dans ces deux systèmes. La première partie de cette thèse est consacrée à la mise en évidence expérimentale de solitons spatiaux dans une cavité Pérot-Fabry plan-plan Kerr à diffraction positive. Ensuite, nous étudions cette cavité quand elle est soumise à de la diffraction négative. Des parois de domaines propagatives sont alors observées. Celles-ci sont bloquées par le forçage spatial lié à l'inhomogénéité du profil de pompage optique gaussien qui donne lieu à une localisation de la lumière. Nous étudions succinctement le cas limite d'une cavité sans diffraction dans laquelle les parois de domaines survivent. Pour finir nous effectuons une étude du régime très fortement non linéaire dans le dispositif de rétro-action optique grâce à une approche statistique. Nous observons l'apparition de structures localisées scélérates associées à l'émission d'un supercontinuum spectral spatial.

Le calcul autonome vise à concevoir des logiciels qui prennent en compte les variations dans leur environnement d'exécution. Les boucles de rétro-action (FCL) fournissent un mécanisme d'auto-adaptation générique, mais leur intégration dans des systèmes logiciels soulève de nombreux défis. Cette thèse s'attaque au défi d'intégration, c.à.d. la composition de l'architecture de connexion reliant le système logiciel adaptable au moteur d'adaptation. Nous proposons pour cela le langage de modélisation spécifique au domaine FCDL. Il élève le niveau d'abstraction des FCLs, permettant l'analyse automatique et la synthèse du code. Ce langage est capable de composition, de distribution et de réflexivité, permettant la coordination de plusieurs boucles de rétro-action distribuées et utilisant des mécanismes de contrôle variés. Son utilisation est facilitée par l'environnement de modélisation ACTRESS qui permet la modélisation, la vérification et la génération du code. La pertinence de notre approche est illustrée à travers trois scénarios d'adaptation réels construits de bout en bout. Nous considérons ensuite la manipulation de modèles comme moyen d'implanter ACTRESS. Nous proposons un Langage Spécifique au Domaine interne qui utilise Scala pour implanter une famille de DSLs. Il permet la vérification de cohérence et les transformations de modèles. Les DSLs résultant ont des propriétés similaires aux approches existantes, mais bénéficient en plus de la souplesse, de la performance et de l'outillage associés à Scala. Nous concluons avec des pistes de recherche découlant de l'application de l'IDM au domaine du calcul autonome. / The vision of Autonomic Computing and Self-Adaptive Software Systems aims at realizing software that autonomously manage itself in presence of varying environmental conditions. Feedback Control Loops (FCL) provide generic mechanisms for self-adaptation, however, incorporating them into software systems raises many challenges. The first part of this thesis addresses the integration challenge, i.e., forming the architecture connection between the underlying adaptable software and the adaptation engine. We propose a domain-specific modeling language, FCDL, for integrating adaptation mechanisms into software systems through external FCLs. It raises the level of abstraction, making FCLs amenable to automated analysis and implementation code synthesis. The language supports composition, distribution and reflection thereby enabling coordination and composition of multiple distributed FCLs. Its use is facilitated by a modeling environment, ACTRESS, that provides support for modeling, verification and complete code generation. The suitability of our approach is illustrated on three real-world adaptation scenarios. The second part of this thesis focuses on model manipulation as the underlying facility for implementing ACTRESS. We propose an internal Domain-Specific Language (DSL) approach whereby Scala is used to implement a family of DSLs, SIGMA, for model consistency checking and model transformations. The DSLs have similar expressiveness and features to existing approaches, while leveraging Scala versatility, performance and tool support. To conclude this thesis we discuss further work and further research directions for MDE applications to self-adaptive software systems.

Les fluctuations sont présentes dans toute mesure et elles en limitent la sensibilité ultime. Ceci est vrai en particulier pour les fluctuations de nature fondamentale qui correspondent au bruit thermique et au bruit quantique. Un premier objectif de cette thèse a été le développement d'une méthode générale qui permette le traitement de ces fluctuations dans des systèmes de mesure comportant des éléments passifs et des éléments actifs remplissant des fonctions d'amplification ou de contre-réaction. Cette méthode, basée d'une part sur la théorie des réseaux, d'autre part sur le formalisme quantique de la matrice S, s'applique aux systèmes linéaires et, plus généralement, aux systèmes linéarisables autour du point de fonctionnement. Elle peut prendre en compte toutes les sources de bruit et décrit donc la non-idéalité de la mesure. Son caractère modulaire se prête bien au traitement des systèmes complexes. Un deuxième objectif a été l'étude des effets des fluctuations quantiques et thermiques sur la sensibilité des mesures électromécaniques. Le bruit dans ces systèmes, habituellement dominé par les fluctuations thermiques, s'est rapproché du niveau quantique, sous la pression des expériences nécessitant de très hautes sensibilités (détection des ondes gravitationnelles, test du principe d'équivalence dans l'espace) et grâce aux développements technologiques dans le domaine cryogénique. La méthode développée dans cette thèse fournit un cadre théorique consistent pour traiter fluctuations quantiques et thermiques dans ces systèmes. Des résultats précis ont été obtenus pour un accéléromètre conçu par l'ONERA pour des expériences de physique fondamentale dans l'espace et qui présente la particularité d'utiliser un mécanisme de friction froide. Ces résultats permettent d'estimer les limites ultimes de sensibilité d'un tel instrument.

Les Structures Localisées (SL) se forment dans les milieux non-linéaires dissipatifs à large rapport d'aspect où une ou plusieurs solutions peuvent coexister dans l'espace des paramètres. Bien que la formation des SL est un phénomène général, leur mise en œuvre dans les lasers à semi-conducteur se montre très intéressante due au potentiel qu'offre les SL pour le traitement tout optique de l'information. En effet, l'idée de base est d'utiliser les SL comme des bits d'information en exploitant leur propriété d'addressabilité dans un milieu laser rapide et miniaturisé. Dans ce travail, je décrirai les résultats théoriques et expérimentaux obtenus dans les lasers à semi-conducteur à cavité vertical (VCSEL). Après une courte introduction sur les SL spatiales déjà observées dans la section transverse des VCSELs, j'expliquerai comment nous sommes parvenus à générer des SL temporelles à partir d'un régime de Mode-Locking passif obtenu quand le laser est couplé à une longue cavité externe fermée par un absorbant saturable rapide. Nous avons également observé l'émergence d'un autre type de SL, les SL temporelles vectorielles, dont le mécanisme de formation exploite le degré de liberté de polarisation de la lumière émise par le VCSEL alors que celui-ci est soumis à de la rétro-action optique sélective en polarisation (PSF) et de la réinjection de polarisation croisée (XPR). / Localized Structures (LS) appear in nonlinear dissipative media with large aspect-ratios where one or several solutions coexist in the parameters space. Although LS formation is a general phenomenon, their implementation in semiconductor lasers is of great interest due to the potential of LS for all-optical data processing. In fact, the basic idea consists in using LS as bits of information exploiting their property of addressability in a fast and small-sized medium. In this contribution, I will show the experimental and theoretical results obtained in Vertical Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs). After a brief historical introduction on spatial LS emerging in the transverse profile of VCSELs, I will describe our method for the generation of temporal LS, that we observed in the frame of passive mode-locking when the VCSEL is coupled to a long external cavity closed by a fast saturable absorber, and vectorial LS, whose formation exploits the polarization degree of freedom of the VCSEL, which is submitted to the actions of a polarization-selective feedback (PSF) and a crossed-polarization reinjection (XPR).