Cette thèse présente un émetteur radio-fréquences, composé d’un synthétiseur numérique de fréquences, lui-même construit autour d’un sigma delta et d’un interpolateur de phase, ainsi que d’un oscillateur verrouillé par injection. Le synthétiseur numérique direct génère des fréquences de 400 à 500 MHz avec une résolution fréquentielle d’au moins 60 Hz. L’oscillateur verrouillé par injection, quand à lui, transpose ces fréquences dans la bande Bluetooth en assurant une multiplication de fréquences par 5. De plus, l’oscillateur verrouillé filtre le bruit de phase du signal d’injection jusqu’à récupérer celui de l’oscillateur libre. La bande passante de l’oscillateur verrouillé par injection peut être programmée numériquement. Cet émetteur a été développée dans une technologie CMOS 65 nm. / This Ph.D dissertation presents a radio-frequency transmitter, made of a direct digital frequency synthesizer, built around a sigma delta and a phase interpolator, and an injection locked oscillator. The direct digital synthesizer generates frequencies between 400 and 500 MHz with a frequency resolution better than 60 Hz. On the other hand, the injection locked oscillator up-converts synthesizer output up to the Bluetooth band by multiplying frequencies by 5. Moreover, the locked oscillator filters injected signal phase noise up to recover the one of the free running oscillator. The locked oscillator bandwidth can be tuned digitally. This transmitter has been developed on 65-nm CMOS technology.

La supraconductivité par effet de proximité est un phénomène apparaissant à basse températures qui confère des propriétés supraconductrices à un métal normal cohérent de phase connecté à des électrodes supraconductrices. C'est aussi un outil puissant de la physique mésoscopique, car il est sensible aux différents régimes de transport à basse température. En particulier, nous avons utilisé cet effet afin de révéler les propriétés électroniques spéciales de nanofils de Bi monocrystallins. Dans ce système, le transport est dominé par la surface. De plus, la présence de fort couplage spin-orbite dans le Bi à basse dimension influence profondément sa structure de bande : la bicouche de Bi orienté selon la direction (111) a été prédite d'être isolante dans le volume, mais conductrice sur les bords. Cet effet, appelé l'effet Hall quantique de spin donne lieu a deux états chiraux contra-propageants, qui sont insensibles au désordre tant que la symétrie par renversement du temps est préservée.A travers l'observation de la robustesse du courant critique à fort champ magnétique dans plusieurs échantillons, en même temps que des intérférences de type SQUID à bas champ magnétique, nous avons montré l'existence d'états de bord 1D portant le supercourant. La mesure de la relation courant-phase grâce à la technique de SQUID asymétrique sur un nanofil caractérisé auparavant a été réalisée et démontre que ces canaux sont en fait balistiques. Ces résultats sont compatibles avec des simulations de type liaisons fortes, qui étendent les résultats connus pour la bicouche de Bi (111) aux systèmes de type nanofil. L'ajout d'un champ Zeeman dans le plan permet d'observer des transitions 0-π, révélant ainsi des croisements de niveaux induits par la séparation en spin des états d'Andreev. Enfin, des mesures de la susceptibilité dynamique de ce système via des mesures de spectroscopie micro-onde ont été mises en place, et pourraient démontrer de manière univoque la propriété de protection topologique contre le désordre, d'après nos simulations numériques. / The superconducting proximity effect is a phenomenon occurring at low temperatures that conveys superconducting properties to a phase coherent normal metal sample connected to superconducting electrodes. It is also a powerful tool in mesoscopic physics because it is sensitive to different transport regimes at low temperatures. In particular, we have used this effect to reveal the special electronic transport properties of single crystal Bi nanowires. In this system, the transport is dominated by surface states. Moreover, the presence of strong spin-orbit coupling in Bi at low dimensions deeply influences its electronic structure : it was predicted that (111) oriented Bi bilayer are insulating in the bulk, but conducting along the edges. This so called Quantum Spin Hall Effect (QSHE), gives rise to counterpropagating chiral edge states, that are protected against disorder as long as time reversal symmetry is present.Through the observation of the resilience of the critical current in several samples at high magnetic field, along with SQUID-like interference pattern at low magnetic field, we showed the existence of supercurrent carrying 1D edge states. The measurement of the current-phase relation using the asymetric SQUID technique on a previously characterized nanowire was realized and further demonstrates that these edge states are ballistic. These findings are consistent with tight-binding simulations that extend the known results for (111) Bi bilayer to nanowire-like system. The addition of an in-plane Zeeman field allows one to observe 0-π transitions, thereby revealing spin-splitting induced Andreev level crossings. Finally, microwave spectroscopy measurement of the dynamical susceptibility in this system are initiated, that could reliably demonstrate the property of protection against disorder according to numerical simulations.By exploring Bi at low dimensions, this thesis paves the way towards the exploration of electronic states fully protected from disorder.

L'IDentification par Radio-Fréquences (RFID) permet une identification rapide et efficace des objets. Dans les systèmes de personnalisation de masse, elle promet un apport considérable grâce à sa capacité à gérer des flux d'information complexes caractérisant ce type de systèmes.Dans cette thèse, nous étudions les impacts de la RFID sur les systèmes de configuration à la demande (CTO). Nous nous basons sur un cas réel pour apporter une mesure fiable et directement exploitable. La littérature à ce sujet offre souvent des mesures sommaires, théoriques ou qualitatives, d'où l'originalité de la thèse.L'étude est réalisée par une approche de simulation à évènements discrets et évalue l'apport des technologies RFID à deux niveaux. Le premier concerne des changements directs du système (e.g. accélération des maintes vérifications caractérisant la CTO, libération de ressources...). Ces changements influencent la performance du système en termes de temps de séjour, de taux de retard des commandes, etc. Le deuxième niveau concerne des changements profonds tirant profit d'une visibilité accrue des produits et de la facilité d'une collecte de données rigoureuse. Ces changements se focalisent sur l'allocation dynamique de la charge de travail. La remise en question des processus à l'occasion de l'introduction d'une technologie RFID constitue un point original en raison du manque de publications soulignantsuffisamment cet avantage.Nos expérimentations ont montré que les apports des technologies RFID dans un système CTO sont indéniables. De plus, repenser le fonctionnement du système afin d'exploiter plus profondément le potentiel de la technologie accroit les bénéfices.

Radiofrequency ablation (RFA) is a minimally invasive treatment for either hepatocellular carcinoma or metastasis liver carcinoma. In order to resect large lesions, the surgeon has to perform multiple time-consuming destruction cycles and reposition the RFA needle for each of them. The critical step in handling a successful ablation and preventing local recurrence is the correct positioning of the needle. For small tumors, the surgeon places the middle of the active needle tip in the center of the tumor under intra-operative ultrasound guidance. When one application is not enough to cover the entire tumor, the surgeon needs to repeat the treatment after repositioning of the needle, but US guidance is obstructed by the opacity stemming from the first RFA application. In this case the surgeon can only rely on anatomical knowledge and the repositioning of the RFA needle becomes a subjective task limiting the treatment accuracy. We have developed a computer assisted surgery guidance application for this repositioning procedure. Our software application handles the complete process from preoperative image analysis to tool tracking in the operating room. Our framework is mostly used for this RFA procedure, but is also suitable for any other medical or surgery application.

Parmi les approches possibles pour réaliser des sources térahertz dans la gamme0,2 - 2 THz, nous nous sommes intéressés à la voie optoélectronique qui consiste à générerl'onde térahertz par le photomélange de deux ondes lasers à des fréquences optiques. Letravail présenté dans cette thèse concerne l'étude de lasers bi-fréquence capables d'émettreles deux ondes requises simultanément. Nous commençons par développer un modèlethéorique décrivant la compétition de gain entre les modes laser grâce au calcul de différentscoefficients de couplage. Sur le plan expérimental, nous montrons tout d'abord qu'endésalignant légèrement un des miroirs de la cavité laser, il est possible d'obtenir un régimestable d'émission sur deux fréquences pourtant en compétition dans le milieu à gain, ici uncristal dopé néodyme. Nous nous intéressons ensuite au régime impulsionnel et montronsque les impulsions peuvent être synchronisées grâce à l'action d'un laser externe. Enfin, leprocessus de photomélange a été réalisé et des ondes électromagnétiques ont été généréesdans le domaine des radio-fréquences autour de 20 GHz.

L’utilisation de matrice de portes logiques reconfigurables (FPGA) est une des seules solutionspour traiter des flux de plusieurs 100 MÉchantillons/seconde en temps-réel. Toutefois, ce typede composant présente une grande difficulté de mise en oeuvre : au delà d’un type langage spécifique,c’est tout un environnement matériel et une certaine expérience qui sont requis pourobtenir les traitements les plus efficaces. Afin de contourner cette difficulté, de nombreux travauxont été réalisés dans le but de proposer des solutions qui, partant d’un code écrit dans unlangage de haut-niveau, vont produire un code dans un langage dédié aux FPGAs. Nos travaux,suivant l’approche d’assemblage de blocs et en suivant la méthode du skeleton, ont visé à mettreen place un logiciel, nommé CoGen, permettant, à partir de codes déjà développés et validés,de construire des chaînes de traitements en tenant compte des caractéristiques du FPGA cible,du débit entrant et sortant de chaque bloc pour garantir l’obtention d’une solution la plus adaptéepossible aux besoins et contraintes. Les implémentations des blocs de traitements sont soitgénérés automatiquement soit manuellement. Les entrées-sorties de chaque bloc doivent respecterune norme pour être exploitable dans l’outil. Le développeur doit fournir une descriptionconcernant les ressources nécessaires et les limitations du débit de données pouvant être traitées.CoGen fournit à l’utilisateur moins expérimenté une méthode d’assemblage de ces blocsgarantissant le synchronisme et cohérence des flux de données ainsi que la capacité à synthétiserle code sur les ressources matérielles accessibles. Cette méthodologie de travail est appliquéeà des traitements sur des flux vidéos (seuillage, détection de contours et analyse des modespropres d’un diapason) et sur des flux radio-fréquences (interrogation d’un capteur sans-fils parméthode RADAR, réception d’un flux modulé en fréquence, et finalement implémentation deblocs de bases pour déporter le maximum de traitements en numérique). / Using Field Programmable Gate Arrays (FPGA) is one of the very few solution for real time processingdata flows of several hundreds of Msamples/second. However, using such componentsis technically challenging beyond the need to become familiar with a new kind of dedicateddescription language and ways of describing algorithms, understanding the hardware behaviouris mandatory for implementing efficient processing solutions. In order to circumvent these difficulties,past researches have focused on providing solutions which, starting from a description ofan algorithm in a high-abstraction level language, generetes a description appropriate for FPGAconfiguration. Our contribution, following the strategy of block assembly based on the skeletonmethod, aimed at providing a software environment called CoGen for assembling various implementationsof readily available and validated processing blocks. The resulting processing chainis optimized by including FPGA hardware characteristics, and input and output bandwidths ofeach block in order to provide solution fitting best the requirements and constraints. Each processingblock implementation is either generated automatically or manually, but must complywith some constraints in order to be usable by our tool. In addition, each block developer mustprovide a standardized description of the block including required resources and data processingbandwidth limitations. CoGen then provides to the less experienced user the means to assemblethese blocks ensuring synchronism and consistency of data flow as well as the ability to synthesizethe processing chain in the available hardware resources. This working method has beenapplied to video data flow processing (threshold, contour detection and tuning fork eigenmodesanalysis) and on radiofrequency data flow (wireless interrogation of sensors through a RADARsystem, software processing of a frequency modulated stream, software defined radio).

L'IDentification par Radio-Fréquences (RFID) permet une identification rapide et efficace des objets. Dans les systèmes de personnalisation de masse, elle promet un apport considérable grâce à sa capacité à gérer des flux d'information complexes caractérisant ce type de systèmes.Dans cette thèse, nous étudions les impacts de la RFID sur les systèmes de configuration à la demande (CTO). Nous nous basons sur un cas réel pour apporter une mesure fiable et directement exploitable. La littérature à ce sujet offre souvent des mesures sommaires, théoriques ou qualitatives, d'où l'originalité de la thèse.L'étude est réalisée par une approche de simulation à évènements discrets et évalue l'apport des technologies RFID à deux niveaux. Le premier concerne des changements directs du système (e.g. accélération des maintes vérifications caractérisant la CTO, libération de ressources...). Ces changements influencent la performance du système en termes de temps de séjour, de taux de retard des commandes, etc. Le deuxième niveau concerne des changements profonds tirant profit d'une visibilité accrue des produits et de la facilité d'une collecte de données rigoureuse. Ces changements se focalisent sur l'allocation dynamique de la charge de travail. La remise en question des processus à l'occasion de l'introduction d'une technologie RFID constitue un point original en raison du manque de publications soulignantsuffisamment cet avantage.Nos expérimentations ont montré que les apports des technologies RFID dans un système CTO sont indéniables. De plus, repenser le fonctionnement du système afin d'exploiter plus profondément le potentiel de la technologie accroit les bénéfices. / Radio Frequency IDentification allows quick and secure identification of objects. In mass customisation systems, RFID technologies can be peculiarly efficient, because they are able to support the complex flows of information which characterize these systems.In this study, we focus on RFID technologies effects on configuration to order (CTO) systems.We base the research on an existing case in order to obtain reliable information directly usable by decision makers. The rarity of studies offering quantitative, detailed and real case based measures makes the originality of this thesis.RFID technology implementation's effect is analysed by a discrete event simulation approach and is presented in two levels:The first level relates direct changes brought about by RFID (e.g. faster execution of the many checks due to the wide range of products, reduced workload for resources…). These changes have an impact on system's performance in terms of lead time, late orders' rate, etc.The second level is axed on deeper changes occurring due to the increased product visibility and the ease of collecting large amounts of data with an RFID technology.These changes mainly focus on the dynamic allocation of workload. Reconsidering of processes and proposing changes deeper than the simple direct technology impact is a breakthrough, in this study, because of the lack of publications highlighting this benefit adequately.In conclusion, RFID contribution in CTO systems and, extensively, in assembly to order systems may be undeniable. Moreover, beyond the direct technology impact, rethinking how the system works by exploiting the deeper potential of technology can increase profits.

Parmi les approches possibles pour réaliser des sources térahertz dans la gamme0,2 - 2 THz, nous nous sommes intéressés à la voie optoélectronique qui consiste à générerl’onde térahertz par le photomélange de deux ondes lasers à des fréquences optiques. Letravail présenté dans cette thèse concerne l’étude de lasers bi-fréquence capables d’émettreles deux ondes requises simultanément. Nous commençons par développer un modèlethéorique décrivant la compétition de gain entre les modes laser grâce au calcul de différentscoefficients de couplage. Sur le plan expérimental, nous montrons tout d’abord qu’endésalignant légèrement un des miroirs de la cavité laser, il est possible d’obtenir un régimestable d’émission sur deux fréquences pourtant en compétition dans le milieu à gain, ici uncristal dopé néodyme. Nous nous intéressons ensuite au régime impulsionnel et montronsque les impulsions peuvent être synchronisées grâce à l’action d’un laser externe. Enfin, leprocessus de photomélange a été réalisé et des ondes électromagnétiques ont été généréesdans le domaine des radio-fréquences autour de 20 GHz. / Among the possible solutions to build terahertz sources in the 0,2 - 2 THz range,we studied the optoelectronic way consisting in the generation of a terahertz wave by photomixingtwo laser waves at optical frequencies. The work presented in this PhD concernsthe study of dual-frequency lasers able to emit the two required waves simultaneously.We begin by developing a theoretical model describing the gain competition between thelaser modes by calculating different coupling coefficients. Experimentally, we first showthat a slight misalignment of the output mirror of the laser cavity allows to obtain a stableemission at two frequencies competing in the gain medium, which is a neodymium-dopedcrystal. Then, we focus on the pulsed regime and we show that the pulses can be synchronizedby the action of an external laser. Finally, the photomixing process has been achievedand electromagnetic waves have been generated in the radio frequencies range around 20GHz.

Radiofrequency ablation (RFA) is a minimally invasive treatment for either hepatocellular carcinoma or metastasis liver carcinoma. In order to resect large lesions, the surgeon has to perform multiple time-consuming destruction cycles and reposition the RFA needle for each of them. The critical step in handling a successful ablation and preventing local recurrence is the correct positioning of the needle. For small tumors, the surgeon places the middle of the active needle tip in the center of the tumor under intra-operative ultrasound guidance. When one application is not enough to cover the entire tumor, the surgeon needs to repeat the treatment after repositioning of the needle, but US guidance is obstructed by the opacity stemming from the first RFA application. In this case the surgeon can only rely on anatomical knowledge and the repositioning of the RFA needle becomes a subjective task limiting the treatment accuracy. We have developed a computer assisted surgery guidance application for this repositioning procedure. Our software application handles the complete process from preoperative image analysis to tool tracking in the operating room. Our framework is mostly used for this RFA procedure, but is also suitable for any other medical or surgery application. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished