This thesis is aimed to provide an extensive picture of the phenomena encountered in optical parametric amplification of pulsed light beams. The particular attention is paid for the spatio-temporal dynamics of the pulsed light beams being amplified. All the research has been done by means of numerical methods. The equations used in the model were derived from the Maxwell’s equations and the assumptions made along the derivation of equations were discussed. Using the presented model it has been numerically demonstrated, that in noncollinear optical parametric amplifier, when pulse fronts of pump and signal are not matched, the signal pulse becomes tilted and aside from angular dispersion acquires a spatial chirp. It has been shown, that the magnitudes of the induced spatial and angular dispersions decrease at different rates with the increase of the signal pulse temporal chirp. The main results of this study were verified experimentally. Additionally, in this thesis we have proposed a novel and versatile method for pulsed conical wave parametric amplification with subsequent spatio-temporal compression during propagation in free space. It allows to form ultra-intense and propagation invariant wave-packets capable to propagate over many Rayleigh range in the desired material. In contrast to ordinary chirped-pulse amplification technique it does not require a pulse compressor, thus greatly facilitates the parametric amplification of few-cycle light pulses. / Disertacija yra skirta išnagrinėti ir paaiškinti impulsinių šviesos pluoštų parametrinio stiprinimo metu vykstančius reiškinius. Ypatingas dėmesys yra skiriamas erdvinei-laikinei impulsinio šviesos pluošto dinamikai stiprinimo metu. Visi nagrinėjamų reiškinių tyrimai buvo atliekami taikant skaitmeninio modeliavimo metodus. Modelyje panaudotos lygtys buvo išvestos iš Maksvelo lygčių, išsamiai aptariant lygčių išvedimo metu daromas prielaidas. Naudojantis pateiktu modeliu buvo gauti skaitmeniniai rezultatai, kurie parodė, jog nekolineariame parametriniame stiprintuve, kuomet kaupinimo ir signalinio impulsų frontai nėra sutapatinti, signalinis impulsas tampa pakrypęs ir be kampinės dispersijos taip pat įgyja ir erdvinį čirpą. Nustatyta, kad indukuotų erdvinės ir kampinės dispersijų mažėjimo sparta, didinant signalinio impulso laikinį čirpą, yra skirtinga. Pagrindiniai šio teorinio tyrimo rezultatai buvo patvirtinti eksperimentiškai. Taip pat šioje disertacijoje yra pristatomas naujas ir universalus impulsinių kūginių bangų parametrinio stiprinimo metodas, kuriame sustiprinti impulsai patys susispaudžia laike ir erdvėje paprasčiausiai sklisdami laisvoje erdvėje. Šis metodas leidžia formuoti didelio smailinio intensyvumo invariantiškus bangų paketus, galinčius nusklisti daugelį Relėjaus nuotolių norimoje medžiagoje. Priešingai nei įprastame čirpuotų impulsų stiprinimo metode, šis metodas nereikalauja impulsų spaustuvo, o tai žymiai palengvina parametrinį kelių optinių ciklų... [toliau žr. visą tekstą]

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

The continuous advancement in wireless communications technology demands new approaches to improving the capacity of existing radio links. The high data throughput required can be achieved by the complete utilization of space, time and polarization diversities inherent in any propagation environment. Among the different propagation scenarios, the indoor channels represent a particularly challenging problem given the number and complexity of interactions between the transmitted signal and the environment. This dissertation explores the interrelation between propagation physics and space-time-polarization diversity based on a novel high resolution channel sounding and reconstruction technique. First, a method to reconstruct the indoor complex channel response based on a limited set of samples and the elimination of the interference using deconvolution techniques is presented. Then, the results for the joint angle-of-arrival, delay characterization and depolarization of electromagnetic waves are presented. Finally, a novel approach to using depolarized multipath signals to boost the receiver signal-to-noise performance is presented. The current study shows that full utilization of the diversities of channel novel wireless systems can be proposed with significant improvement in capacity.

La thèse concerne l'étude des déformations cellulaires à travers 2 approches complémentaires, expérimentale et théorique. motivées par la mise en évidence lors de travaux antérieurs, de l'existence d'une certaine auto-organisation des schémas des déformations membranaires pour des cellules arrondies. Nous avons choisi de nous intéresser ici au cas de fibroblastes L929 qui présentent une organisation plus complexe du cytosquelette. La caractérisation expérimentale a été réalisée à partir de séquences d'images vidéomicroscopiques. Les données morphodynamiques des cellules ont été extraites des séquences par 2 méthodes : (i) une segmentation des contours et (ii) une méthode de flot optique. Les résultats montrent que les cellules présentent le plus souvent des morphologies symétriques caractérisées dynamiquement par un mouvement pulsant synchronisé et périodique. Sur le plan théorique, nous nous sommes intéressés à un modèle cytomécanique des déformations décrivant la dynamique de poly/dépolymérisation de l'actine en relation avec les interactions mécaniques entre la membrane et le cytosquelette. Les simulations montrent la capacité du modèle à générer qualitativement des états pulsants tels qu'observés. Deux extensions du modèle ont alors été proposées pour prendre en compte : (i) l'interaction cellule-cellule caractérisée par l'inhibition de l'activité protrusive et (ii) la migration cellulaire par chimiotaxie, en agissant dans les 2 cas sur les propriétés mécaniques de la membrane et du cortex. Des comportements cellulaires réalistes ont ainsi pu être simulés. Finalement, une nouvelle formulation du modèle initial a été proposée pour modéliser les longs prolongements membranaires des fibroblastes. Le travail réalisé permet en particulier de proposer la possibilité d'utiliser les paramètres morphodynamiques comme critères d'identification des phénotypes cellulaires.

Les virus de l'enroulement de la vigne (Grapevine leafroll-associated virus, GLRaV) sont répandus mondialement et transmis à la vigne uniquement par cochenilles (Coccoidea). En France, l'enroulement viral affecte particulièrement les vignobles des régions septentrionales.L'approche biologique de la vection a montré la capacité de Phenacoccus aceris à transmettre à la vigne les GLRaV-1, -3, -4, -5, -6, -9 et ceux du bois strié Grapevine virus A et B. Cette étude est la première démonstration de la transmission du GLRaV-6 et confirme l'absence de spécificité des cochenilles dans la transmission des Ampelovirus. Les larves néonates de P. aceris et de Neopulvinaria innumerabilis représentent un stade de développement efficace pour la transmission de ces virus. En conséquence, leurs capacités vectrices, associées à leur fort potentiel de dissémination anémophile, impliquent un risque important de dispersion naturelle de ces virus dans un vignoble infesté. Les relevés sur quatre parcelles distinctes montrent que Parthenolecanium corni, Pulvinaria vitis, Heliococcus bohemicus et P. aceris sont communes, chaque vignoble différant par la diversité spécifique, le taux de ceps infestés et l'abondance des cochenilles. L'étude épidémiologique prouve le rôle des cochenilles dans la dispersion de l'enroulement viral dans les vignobles septentrionaux. A Bonzon, la responsabilité de P. aceris dans la diffusion rapide du GLRaV-1 est mise en évidence. Cette découverte représente la première preuve en Europe d'une dispersion naturelle du GLRaV-1. A Marsannayla-Côte, l'incidence du GLRaV-1 reste faible, la colonie de P. aceris ne semblant avoir qu'un rôle très limité dans la diffusion de la maladie. L'épidémiologie moléculaire à Bonzon révèle une diversité génétique importante du GLRaV-1 à l'échelle parcellaire et fournit pour la première fois des données sur le polymorphisme génétique d'une population de GLRaV-1 ayant été dispersée par des cochenilles.

The development of spatio–temporal geoscience information systems (TGSIS) as the next generation of geographic information systems (GIS) and geoscience information systems (GSIS) was investigated with respect to the following four aspects: concepts, data models, software, and applications. These systems are capable of capturing, storing, managing, and querying data of geo–objects subject to dynamic processes, thereby causing the evolution of their geometry, topology and geoscience properties. In this study, five data models were proposed. The first data model represents static geo–objects whose geometries are in the 3–dimensional space. The second and third data models represent geological surfaces evolving in a discrete and continuous manner, respectively. The fourth data model is a general model that represents geo–objects whose geometries are n–dimensional embedding in the m–dimensional space R^m, m >= 3. The topology and the properties of these geo–objects are also represented in the data model. In this model, time is represented as one dimension (valid time). Moreover, the valid time is an independent variable, whereas geometry, topology, and the properties are dependent (on time) variables. The fifth data model represents multiple indexed geoscience data in which time and other non–spatial dimensions are interpreted as larger spatial dimensions. To capture data in space and time, morphological interpolation methods were reviewed, and a new morphological interpolation method was proposed to model geological surfaces evolving continuously in a time interval. This algorithm is based on parameterisation techniques to locate the cross–reference and then compute the trajectories complying with geometrical constraints. In addition, the long transaction feature was studied, and the data schema, functions, triggers, and views were proposed to implement the long transaction feature and the database versioning in PostgreSQL. To implement database versioning tailored to geoscience applications, an algorithm comparing two triangulated meshes was also proposed. Therefore, TGSIS enable geologists to manage different versions of geoscience data for different geological paradigms, data, and authors. Finally, a prototype software system was built. This system uses the client/server architecture in which the server side uses the PostgreSQL database management system and the client side uses the gOcad geomodeling system. The system was also applied to certain sample applications.

Les plus brefs flashs de lumière qui puissent être produits en laboratoire actuellement ont des durées de quelques dizaines d'attosecondes (1 as = 10-18 s), et ne peuvent être créés que dans le domaine extrême-ultraviolet (XUV). Le développement de composants optiques capables de contrôler et de mettre en forme ce rayonnement attoseconde est crucial pour permettre à ces impulsions de se généraliser. Cette thèse porte donc sur l'étude et la réalisation de tels composants.Les impulsions attosecondes ont la particularité de comporter une dérivée de fréquence intrinsèque au processus utilisé pour leur génération. Cela a pour effet d'augmenter leur durée. Nous avons donc développé des miroirs multicouches capables d'induire une dérive de fréquence opposée sur les impulsions s'y réfléchissant, permettant ainsi de les compresser. En caractérisant les impulsions attosecondes réfléchies par ces miroirs, nous avons pour la première fois observé une telle compression des impulsions attosecondes. Nous avons également développé des miroirs multicouches théoriquement capables de compresser des impulsions sous la barre symbolique des 50 as, soit en dessous du record actuel de durée d'une impulsion lumineuse.La mesure de ces impulsions requiert leur focalisation dans un spectromètre. Or les miroirs focalisants généralement utilisés peuvent très rapidement introduire des aberrations géométriques. A l'aide de simulations numériques et d'une étude analytique, nous avons montré que ces aberrations pouvaient très fortement déformer la structure spatio-temporelle des impulsions attosecondes, provoquant une augmentation de leur durée. Enfin, nous avons montré que ces effets n'étaient pas pris en compte par les techniques actuelles de caractérisation d'impulsions attosecondes, cela pouvant amener à mesurer une impulsion attoseconde plus courte qu'elle ne l'est en réalité.

La littérature n'est pas unanime quant à l'effet favorable ou défavorable du changement climatique sur les pays en voie de développement. En effet, si plusieurs travaux concluent que l'agriculture des pays en voie de développement est vulnérable au changement climatique à cause de la prédominance de l'agriculture à faible capital, d'autres suggèrent le contraire. Cette thèse a pour objectif d'étudier l'impact du changement climatique sur l'agriculture tunisienne en utilisant une analyse ricardienne de la valeur ajoutée agricole. Nous effectuons une analyse spatio-temporelle de la réponse de la valeur ajoutée agricole au changement climatique sur une base de données relative à 21 gouvernorats de la Tunisie qui couvre la période 1992-2007. Sur la base des résultats d'estimation de cette analyse, nous procédons à une simulation de l'impact du changement climatique sur l'agriculture relativement aux projections d'un scénario modéré à l'horizon 2020. Les résultats suggèrent que le changement climatique combiné à une évolution du niveau technologique aurait des effets bénéfiques sur l'agriculture tunisienne. Ce résultat remettrait en question les conclusions de la majorité des travaux existants dans la littérature qui insistent sur les effets négatifs du changement climatique sur l'agriculture.

Les multifractals universels (UM) sont un outil puissant et abondement utilisé d'analyse et de simulation de champs géophysiques, comme la pluie, extrêmement variables sur une large gamme d'échelle. Ils sont basés sur le concept de cascade multiplicative qui repose sur la notion physique d'invariance d'échelle pour explorer le phénomène fondamental qu'est l'intermittence. Dans ce cadre, toute la variabilité du champ est caractérisée à l'aide de simplement trois paramètres qui ont en plus une interprétation physique. Dans cette thèse on utilise ce cadre théorique pour quantifier l'impact de la variabilité à petite échelle de la pluie en hydrologie urbaine. La première étape consiste à analyser la variabilité spatio-temporelle de données radar de précipitation à l'aide d'un modèle multifractal anisotrope simple. Divers évènements pluvieux sont analysés. Un comportement scalant a été observé sur deux gammes d'échelles séparées par une rupture à 16 km qui est discutée. Ces données sont globalement en accord avec un modèle spatio-temporel simple reposant un exposant d'anisotropie entre l'espace et de temps. Les résultats suggèrent une possible universalité des paramètres UM pour les précipitations. Cette thèse aborde également un autre aspect de l'intermittence, particulièrement important pour les longues séries temporelles pluviométriques, que sont les nombreuses mesures nulles de la pluie (c'est-à-dire un pixel où aucune pluie n'est relevée), i.e. les longues périodes sèches. L'ancienne question de la source de cette intermittence, et notamment la nécessité d'un modèle dédié, est revisitée. D'abord les effets d'un seuil sur un champ multifractal sont analysés et ensuite un " toy model " qui introduit des zéros au sein du processus de cascade et conditionnellement aux valeurs du champ est développé. Cela permet d'expliquer la plupart des comportements observés, e.g. les différences entre les statistiques évènementielles et globales. L'impact de la variabilité de la pluie est analysé à travers l'étude de la sensibilité de modèles d'hydrologie/hydraulique urbaine à la donnée de pluie. Deux bassins versants essentiellement urbains (un de 3 400 ha en Seine-Saint-Denis à proximité de Paris, et un de 900 ha à Londres) modélisés avec des modèles opérationnels semi-distribués sont pris comme cas d'études. Par ailleurs le modèle distribué Multi-Hydro (en développement au LEESU) est testé sur une portion de 145 ha du cas d'étude parisien. L'impact de la variabilité à petites échelles non mesurée des précipitations (i.e. se produisant à des échelles plus petites que 1 km en espace et 5 min en temps qui sont disponibles avec les données radar à bande C) est d'abord évalué. Ceci est réalisé par la génération d'un ensemble de pluie réaliste désagrégée en continuant stochastiquement le processus sous-jacent de cascade au-delà de l'échelle d'observation, puis la simulation de l'ensemble correspondant d'hydrographes. Il apparaît que la variabilité à petites échelles de la pluie engendre une variabilité hydrologique qui ne doit pas être négligée. De plus le modèle Multi-Hydro génère une variabilité plus importante et pas seulement au niveau du pic de débit, i.e. même pour les pluies modérées. Ces résultats mettent en lumière la nécessité d'installer des radars en bande X (dont la résolution est hectométrique) en milieu urbain. Dans un deuxième temps les outils multifractals sont employés sur les pluies et les débits simulés qui présentent aussi un comportement scalant. Il apparaît que le réseau d'assainissement transmet simplement la variabilité des précipitations sans l'atténuer, au moins en termes de statistiques multifractals

This dissertation is concerned with the problem of estimating travel time per links in urban context using sparsely sampled GPS data. One of the challenges in this thesis is use the sparsely sampled data. A part of this research work, i developed a digital map with its new geographic information system (GIS), dealing with map-matching problem, where we come out with an enhancement tecnique, and also the shortest path problem.The thesis research work was conduct within the project PUMAS, which is an avantage for our research regarding the collection process of our data from the real world field and also in making our tests. The project PUMAS (Plate-forme Urbaine de Mobilité Avancée et Soutenable / Urban Platform for Sustainable and Advanced Mobility) is a preindustrial project that has the objective to inform about the traffic situation and also to develop an implement a platform for sustainable mobility in order to evaluate it in the region, specifically Rouen, France. The result is a framework for any traffic controller or manager and also estimation researcher to access vast stores of data about the traffic estimation, forecasting and status.