Dissertations / Theses: 'Réseau quantique non linéaire'

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Tanzilli, Sébastien. "Vers un réseau Quantique de Communication." Habilitation à diriger des recherches, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845762.

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Abstract:

Mon activité s'inscrit dans le cadre de l'information et de l'optique quantiques fondamentales et appliquées. L'axe principal concerne la réalisation des briques photoniques élémentaires utiles aux réseaux quantiques, qui permettent à la fois la communication longue portée et le traitement de l'information quantique. Ces briques, à base d'optique intégrée, permettent d'exploiter efficacement les interactions non−linéaires optique−optique et électro−optique induites par le fort confinement des champs optiques au sein des structures guidantes. L'apport de cette technologie représente un atout essentiel lorsqu'il s'agit d'implémenter une véritable ingénierie de l'intrication, qui est l'une des ressources fondamentales de l'information quantique. J'entreprends également une recherche exploratoire visant le stockage quantique au sein d'ensembles d'atomes froids via le transfert de l'information quantique portée par des photons sur une onde de spin imprimée sur les atomes.

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Falvo, Cyril. "DYNAMIQUE VIBRATIONNELLE MULTI-QUANTA DANS LES RÉSEAUX QUANTIQUES NON LINÉAIRES: Polarons et bi-polarons dans les bio-polymères et les nanostructures moléculaires." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00128559.

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Abstract:

Dans ce travail théorique, nous présentons une étude de la dynamique vibrationnelle multi-quanta des réseaux quantiques non linéaires. Ces réseaux présentent une distribution périodique de modes de vibration haute fréquence dont la dynamique est le fruit de la compétition entre les phénomènes suivants: Les couplages dipolaires favorisent la délocalisation des vibrations donnant naissance à la propagation d'excitons vibrationnels : les vibrons. L'anharmonicité intramoléculaire favorise une interaction attractive entre les vibrons et entraîne l'apparition d'états liés. Caractérisés par une localisation de l'interdistance vibronique, les états liés sont l'équivalent quantique d'objets non linéaires tels que les solitons. L'interaction vibron-phonon modifie la nature des états à travers le mécanisme d'habillage qui traduit la création de polarons qui sont des vibrons habillés par une déformation du réseau. Ce mécanisme diminue la capacité de délocalisation des polarons et correspond à une seconde source de non linéarité. Notre formalisme, appliqué aux hélices-alpha et aux nanostructures moléculaires, révèle les points suivants: A température biologique, une hélice-alpha, bien représentée par un modèle 1D, est le siège de deux états liés dont la présence a été observée expérimentalement. A basse température, la nature des états polaroniques reflète le caractère 3D des hélices. Dans un nanofil de taille finie, la singularité du mécanisme d'habillage entraîne l'apparition d'états localisés. Les non linéarités locale et non locale permettent un transport énergétique cohérent véhiculé par des états liés liés spécifiques.

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Chandra, Aveek. "Coupling 1D atom arrays to an optical nanofiber : Demonstration of an efficient Bragg atomic mirror." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066582/document.

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Abstract:

Le couplage de guides d'ondes nanoscopiques et d'atomes froids a récemment ouvert de nouvelles voies de recherche. Le guide d'onde dans notre cas est une nanofibre qui confine la lumière transversalement à une échelle inférieure à la longueur d'onde. La lumière guidée présente un fort champ évanescent permettant une interaction atome-photon exaltée au voisinage de la nanofibre. Dans notre expérience, un nuage atomique froid est d'abord superposé à une nanofibre optique. Puis, en utilisant un piège dipolaire via le champ évanescent de la nanofibre, les atomes froids sont piégés à proximité de sa surface. Avec cette plateforme, nous avons obtenu des épaisseurs optiques élevées OD ~ 100 et de longues durées de vie ~ 25 ms en utilisant un schéma de piégeage qui préserve les propriétés internes des atomes. Une direction intéressante est alors d'explorer les effets collectifs résultant de l'ordre spatial des atomes. Lorsque la période du réseau est proche de la longueur d'onde de résonance, une réflexion de Bragg aussi élevée que 75% est observée. Cette réflexion dépend de la polarisation de la sonde par rapport aux réseaux atomiques - une signature de la chiralité dans les systèmes à guide d'ondes nanoscopiques. La possibilité de contrôler le transport de photons dans les guides d'ondes couplés à des systèmes de spin permettrait de nouvelles fonctionnalités pour les réseaux quantiques et l'étude d'effets collectifs résultant d'interactions à longue distance The coupling of cold atoms to 1D nanoscale waveguides have opened new avenues of research. The waveguide in our case is a nanofiber, which confines light transversally to a subwavelength scale. The guided light exhibits a strong evanescent field allowing enhanced atom-photon interaction in the vicinity of nanofiber. In our experiment, a cold atomic cloud is first interfaced with an optical nanofiber. By using an optical lattice in the evanescent field, the atoms are then trapped in 1D atomic arrays close to the nanofiber. In this platform, we reach high optical depth OD ~ 100 and long lifetimes ~ 25 ms by using a dual-color compensated trapping scheme that preserves the internal properties of atoms. In this thesis, we explore collective effects emerging from the spatial ordering of atoms. When the period of the lattice is made close to commensurate with the resonant wavelength, Bragg reflection, as high as 75%, is observed. The reflection shows dependency on orientation of the probe polarization relative to the atomic arrays - a chiral signature in nanoscale waveguide-QED systems. The ability to control photon transport in 1D waveguides coupled to spin systems would enable novel quantum networking capabilities and the study of many-body effects arising from long-range interactions

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Kéfélian, Fabien. "Corrélation du bruit de phase de lasers à réseau de Bragg par injection optique : Application à la génération et au transport sur fibre de signaux radiofréquence." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011613.

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Abstract:

Le mélange de deux faisceaux laser sur un photo-détecteur permet de générer un signal radiofréquence jusqu'au THz. Par corrélation des deux sources optiques, le signal obtenu peut acquérir la pureté spectrale requise pour les réseaux de communications radio sur fibre. Notre travail porte sur la méthode de corrélation par accrochage optique sur un peigne de fréquences. L'injection optique permet de transférer le bruit de phase d'un laser maître, pris comme référence, à un laser esclave. En utilisant deux harmoniques d'un laser modulé en fréquence comme sources distinctes d'injection, les bruits de phase des deux lasers esclaves sont corrélés et la différence de fréquences est multiple de la fréquence primaire. Nous avons réalisé une étude théorique générale de l'injection dans les lasers semi-conducteur à cavité complexe, en particulier les lasers DFB, en mettant notamment en évidence l'asymétrie géométrique du bruit. Nous avons relié théoriquement le degré de corrélation entre les deux lasers aux paramètres d'injection et au bruit de phase. L'expression a été confirmée par des mesures sur le contraste de franges d'interférences et le spectre du photo-courant hétérodyne. Ces battements temporels ont été mis en regard avec l'optique de Fourier et le speckle. Nous avons étudié la pureté spectrale du battement et établi les limites fondamentales de cette technique en fonction de la qualité de l'oscillateur primaire, des propriétés spectrales des lasers, des paramètres d'injection et de transport sur fibre. Les mesures de bruit de phase sur le signal généré expérimentalement, pour différentes conditions d'injection, sont en très bon accord avec les expressions analytiques.

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Brunel, Christian. "Optique non-linéaire et quantique sur des molécules individuelles." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR10558.

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Abstract:

La spectroscopie de molecules uniques dans une matrice froide, par la methode d'excitation de la fluorescence, permet de realiser des experiences d'optique quantique et non lineaire sur un systeme quantique unique. Trois experiences d'optique quantique basees sur cette technique sont decrites dans cette these. Tout d'abord, nous decrivons l'interaction d'une molecule simultanement excitee par un champ laser et un champ electrique exterieur continu ou radiofrequence. Nous avons pu observer des transitions de rabi entre les niveaux moleculaires habilles par le champ laser. Les courbes experimentales observees sont en parfait accord avec les previsions theoriques. Dans une deuxieme experience, nous avons utilise une molecule individuelle de dibenzanthantrene inseree dans une matrice d'hexadecane comme source de photons uniques declenchee. Nous avons obtenu experimentalement une probabilite jusqu'a 74% d'avoir un et un seul photon avec une cadence tres elevee. Le bruit de photons d'une telle source est donc nettement inferieur a la limite standard. Enfin, nous proposons une experience visant a etudier l'interaction entre deux molecules individuelles. Cette experience est basee sur l'excitation simultanee de deux molecules de nature differentes par deux lasers. Nous presentons l'etude theorique de cette interaction et les resultats preliminaires que nous avons obtenus.

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Houver, Sarah. "Optique non-linéaire résonante dans les lasers à cascade quantique." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066046/document.

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Abstract:

Les lasers à cascade quantiques (LCQ) sont des sources puissantes de rayonnement térahertz (THz) et moyen infrarouge (MIR). Elles reposent sur une transition intersousbande dans la bande de conduction des nanostructures semiconductrices constituant le LCQ. Ce travail de thèse présente une étude fondamentale de l'optique non-linéaire résonante dans les LCQ. La génération de mélange de fréquences entre un LCQ THz ou MIR et un faisceau proche infrarouge (NIR) est démontrée dans la cavité même du LCQ. Les non-linéarités des puits quantiques constituant la zone active du LCQ sont exaltées grâce à une excitation NIR résonante avec les transitions interbandes et grâce au photon du LCQ résonant avec les transitions intersousbandes de la structure. Ces excitations résonantes entrainent une forte exaltation de la susceptibilité non-linéaire, permettant une interaction efficace sans considération pour l'accord de phase. De précédentes études limitées aux températures cryogéniques, ont mis en évidence le mélange d'ondes résonant entre un LCQ THz basé sur GaAs et un faisceau NIR à 800 nm. Le travail novateur de cette thèse montre que le mélange d'ondes résonant dans les LCQ peut être étendu à la gamme des LCQ MIR et à des excitations de pompe dans le domaine télécom, à température ambiante. De plus, les limites liées à l'absorption sous excitation résonante ont été en partie dépassées, grâce à une géométrie en réflexion. Ce travail a permis une compréhension approfondie des non-linéarités interbandes et intersousbandes résonantes dans les LCQ, ouvrant la voie vers des applications potentielles telles que le décalage de longueurs d'ondes tout-optique pour les télécommunications Quantum cascade lasers (QCLs) are powerful terahertz (THz) and mid-infrared (MIR) sources. Their emission relies on intersubband transitions i.e. transitions between confined electronic states in the conduction band of these semiconductor nanostructure-based lasers.This PhD thesis presents a fundamental study of resonant nonlinear optics in QCLs. Nonlinear frequency mixing between a THz or MIR QCL photon and a near infrared (NIR) pump has been shown within the QCL cavity. Nonlinearities from the QCL active region, composed of a set of quantum wells, can be enhanced owing to a NIR excitation that is resonance with interband transitions, and with the QCL photon in resonance with intersubband transitions. These resonant excitations permit a strong exaltation of the nonlinear susceptibility, allowing an efficient interaction without considerations of phase matching. Previous studies, limited to cryogenic temperatures, have shown nonlinear frequency mixing between a GaAs based THz QCL and an 800 nm NIR beam.This thesis presents an original work highlighting that resonant nonlinear optics in QCLs can be extended to the MIR, and to telecom range pump excitations, at room temperature. Furthermore, previously limits related to absorption at resonant excitations have also been partially overcome, by proposing a geometry in reflection.As well as proving an in-depth understanding of interband and intersubband nonlinearities in QCLs, this work paves the way to potential applications such as all optical wavelength shifting for telecommunications, and the up-conversion of THz and MIR photons into thetechnologically mature NIR range

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Ricciardi, Celsi Lorenzo. "Commande non linéaire multi-agents : applications aux systèmes en réseau." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS017/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse de doctorat est (i) d'étudier et de développer des méthodes d’analyse et de commande de systèmes de contrôle en réseau linéaires et non linéaires et (ii) de montrer le potentiel de ces approches dans des applications complexes pertinentes. À cet égard, la théorie des systèmes à plusieurs agents, la théorie des graphes algébriques et le consensus sont des outils méthodologiques les plus intéressants. Une attention particulière est accordée à la caractérisation des relations entre, d'une part, la topologie du graphe de communication qui sous-tend l'évolution du système à plusieurs agents considéré et, d'autre part, les propriétés spectrales de la matrice Laplacienne associée au graphe lui-même. Le contrôle d'un groupe d'agents autonomes est étudié sous différents angles. Le principal objectif de contrôle est de s’assurer que les agents travaillent ensemble de manière coopérative, où la coopération représente la relation étroite entre tous les agents de l'équipe, le partage de l'information jouant un rôle important. En particulier, beaucoup de problèmes de consensus/accord/ synchronisation /rendez-vous sont étudiés afin de guider un groupe d’agents vers un état commun. Le consensus est étudié dans un contexte à temps discret parce que la dynamique du système est en général continue alors que les mesures et les entrées de contrôle sont des données échantillonnées. En outre, la théorie des jeux est utilisée pour faire face aux problèmes de coordination distribués à plusieurs agents, avec une application aux réseaux connus sous le nom de Software Defined Networks. À cet égard, on peut montrer que, sous des protocoles correctement conçus, les joueurs convergent vers un équilibre unique de Wardrop. On concentre l’attention sur le contrôle distribué, car cette approche présente des avantages évidents par rapport à la centralisation, comme l'évolutivité et la robustesse. Pourtant, le contrôle distribué a également ses propres inconvénients : avant tout, un inconvénient est que chaque agent ne peut pas prédire efficacement le comportement global du groupe en se basant uniquement sur des informations locales. Une certaine attention est également accordée à la nécessité de sécuriser les réseaux électriques contre le danger des attaques cyber-physiques grâce au développement de technologies d'intelligence distribuée. À cet égard, sur la base de topologies de réseaux d'énergie réalistes, nous présentons brièvement la conception d'un schéma de protection contre les attaques dynamiques à un point et à points multiples en boucle fermée. Nous formulons et résolvons un problème d'optimisation non convexe soumis à une contrainte de stabilité de Lyapunov pour la représentation à plusieurs agents autonome d'un réseau électrique obtenue après la linéarisation et l'application des lois d’attaque et de contrôle de fréquence. Finalement, nous présentons des résultats obtenus sur : le pilotage exact de la dynamique non linéaire finie à données échantillonnées avec des retards sur les entrées, au sujet de la stabilisation à données échantillonnées et de la poursuite de l'orbite quasi-halo autour du point de libration translunaire L₂, et au sujet des algorithmes heuristiques basés sur des méthodes d'apprentissage par renforcement à plusieurs agents capables d'effectuer un contrôle adaptatif optimal de qualité de service / qualité de l’expérience dans des scénarios sans modèle The objective of this PhD thesis is (i) to investigate and develop methods for the analysis and design of linear and nonlinear networked control systems and (ii) to show the potential of such approaches in relevant complex applications. In this respect, multi-agent systems theory, algebraic graph theory and consensus are the most interesting methodological tools, and specific attention is paid to the characterization of the relationships between, on the one hand, the topology of the communication graph that underlies the evolution of the considered multiagent system and, on the other hand, the spectral properties of the Laplacian matrix associated with the graph itself. The control of a group of autonomous agents is investigated from different perspectives. The main control objective is to make sure that the agents work together in a cooperative fashion, where cooperation accounts for the close relationship among all agents in the team, with information sharing playing an important role. In particular, various problems regarding consensus/agreement/synchronization/rendezvous are investigated with the specific aim of driving a group of agents to some common state. Consensus is investigated in a discrete-time setting due to the fact that the system dynamics is normally continuous while the measurements and control inputs might only be made in a sampled-data setting. Moreover, game theory is relied upon in order to cope with distributed multi-agent coordination problems, with application to Software Defined Networks. In this respect, it can be shown that, under properly designed protocols, the players converge to a unique Wardrop equilibrium. We focus on distributed control, since this approach shows obvious benefits over centralization, such as scalability and robustness. Yet, it also has its own drawbacks: among all, one drawback is that each agent cannot effectively predict the overall group behaviour based on only local information. Some attention is also devoted to the need for securing power grids against the danger of cyber-physical attacks through the development of distributed intelligence technologies accompanied by appropriate security enforcements. In this respect, based on realistic power network topologies, we briefly present the design of a protection scheme against closed-loop single-point and multi-point dynamic load altering attacks. This is done by formulating and solving a non-convex optimization problem subject to a Lyapunov stability constraint for the autonomous multiagent representation of a power system obtained after linearization and application of the attack and frequency control laws. Eventually, we show some other results achieved in terms of the exact steeering of finite sampled nonlinear dynamics with input delays, of sampled-data stabilization and quasi-halo orbit following around the L₂ translunar libration point, and of heuristic algorithms based on multi-agent reinforcement learning methods capable of performing optimal adaptive Quality of Service/Quality of Experience control in model-free scenarios

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Vermersch, Benoît. "Dynamique d'un gaz de bosons ultra-froids dans un milieu désordonné : Effets des interactions sur la localisation et sur la transition d'Anderson." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00910405.

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Abstract:

En présence de désordre, la diffusion des particules peut être complètement annihilée, don- nant lieu à la fameuse localisation d'Anderson. En dimension trois, une transition de phase sépare une telle phase isolante du régime diffusif. À partir de différentes approches théo- riques et numériques, cette thèse a pour objectif de déterminer l'effet des interactions entre particules sur la localisation d'Anderson et sur la transition d'Anderson, dans le contexte expérimental des condensats de Bose-Einstein. Dans le cas unidimensionnel, la compétition entre désordre et interaction induit l'existence de trois régimes dynamiques dont les caracté- ristiques sont étudiées grâce à une approche spectrale. En nous appuyant sur le modèle du rotateur frappé quasi-périodique, nous caractérisons l'émergence du régime sub-diffusif qui tend à remplacer le régime localisé dans le cas tridimensionnel. Nous étudions également la dynamique des excitations du système et démontrons l'universalité de la transition d'An- derson vis-à-vis des quasi-particules de Bogoliubov. Dans l'objectif d'étudier la validité de l'équation de Gross-Pitaevskii, nous nous sommes enfin intéressés à une nouvelle approche, la méthode de la troncature d'Husimi. Celle-ci nous permet d'envisager une étude de la compétition entre désordre et interaction enrichie par la prise en compte du bruit quantique.

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Bencheikh, Kamel. "Traitement non destructif des signaux optiques." Paris 13, 1996. http://www.theses.fr/1996PA132046.

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Abstract:

L'exploitation d'une interaction non linéaire du second ordre: l'amplification paramétrique dépendante de la phase, a permis de surpasser la limite quantique standard lors du traitement et de la détection des signaux optiques. Le rendement quantique de détection est ainsi considérablement amélioré lorsque le signal est préamplifié par un amplificateur paramétrique dépendant de la phase, qui ne dégrade pas le rapport signal sur bruit. L'ensemble, amplificateur sans bruit et détecteur, peut être considéré comme un nouveau dispositif dont le rendement quantique de détection est idéal lorsque le gain de l'amplificateur est élevé. Par ailleurs, la réalisation de deux mesures quantiques non destructives (qnd) successives d'une quadrature d'un signal, nous a permis d'apporter la première démonstration complète du principe de la mesure qnd. Chaque mesure introduit une perturbation qui est rejetée sur la quadrature conjuguée, préservant de la contamination la quadrature mesurée. A l'aide des critères qnd nous avons démontré le caractère non destructif de notre double mesure ainsi que l'existence de corrélations quantiques (en dessous de la limite quantique standard) entre les mesures et avec le signal. Du point de vue des communications optiques, nous avons réalisé deux prises optiques en ligne, ayant des performances quantiques. L'étude théorique a néanmoins révélé la sensibilité de telles prises vis à vis des pertes optiques lorsque leur nombre augmente. Nous avons contourne ce problème en développant deux prises optiques quantiques amplificatrices basées sur l'amplification optique sans bruit et la séparation des photons jumeaux générés par l'amplificateur paramétrique dépendant de la phase. L'un des photons est considéré comme le signal, l'autre constitue la mesure. Les performances de cette double prise sont non classiques et montrent une grande robustesse à l'encontre de pertes optiques. L'étude théorique a révélé que les performances non classiques se conservent lorsque le nombre de prises optiques augmente

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Bousquet, Elsa. "Optimisation non linéaire et application au réglage d'un réseau de télescopes." Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/2d9a9c28-505a-4ed2-847a-8590551efa79/blobholder:0/2009LIMO4048.pdf.

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Abstract:

Nous présentons une application de l'optimisation dans le domaine de l'interférométrie optique pour détecter des exoplanètes. L'instrument est constitué de plusieurs télescopes alignés. L'objectif est de déterminer leurs positions et les amplitudes des champs reçues par chacun d'eux pour que l'instrument ait une grande résolution et une grande dynamique. Le problème est modélisé sous la forme d'un problème d'optimisation non linéaire. Nous présentons les résultats numériques obtenus. L'existence de la solution du problème est démontrée lorsque les télescopes sont régulièrement espacés. Un nouvel algorithme est aussi proposé pour résoudre un problème d'optimisation non linéaire avec contraintes d'égalité. L'approche consiste à résoudre les conditions d'optimalité perturbées de ce problème avec une méthode de Newton. La globalisation de la méthode est obtenue avec une technique de recherche linéaire. Les résultats théoriques de convergence et les tests numériques sont présentés We describe an application of nonlinear optimization in interferometric optical astronomy. The aim is to find the relative positions of the output pupils and the modulus of the beams through each pupil of a linear array of telescopes in order to design an instrument capable of imaging exoplanets. The problem is modelized under the form of a nonlinear minimization problem. Numerical experiments and theorical results are reported. We analyze too the behaviour of the Newton method applied to a sequence of perturbed optimality systems that follow from the quadra- tic penalty approach. We show that the usual requirement of solving the penalty problem at an arbitrary given precision may be replaced by a less stringent criterion while garanteeing the global convergence. Local and global convergence results are presented as well as numerical experiments

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Cleon, Louis-Marie. "Stabilité linéaire et non linéaire des schémas de Boltzmann sur réseau simulant des écoulements visqueux compressibles." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066183/document.

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L'étude de stabilité des systèmes différentiels issus des équations de Navier-Stokes consiste à analyser la réponse du système linéarisé à une perturbation en onde plane. Elle ne peut pas rendre compte de tous les mécanismes possibles d'instabilité non linéaire. De telles analyses de stabilité non linéaire ont été abordées pour des discrétisations en différences finies de l'équation scalaire non visqueuse de Burgers. Elles sont basées sur l'analyse en ondes résonantes, en considérant un ensemble d'ondes qui forment un groupe fermé pour l'équation discrétisée. Une conclusion importante de ces travaux est que quelques mécanismes non linéaires instables existent qui échappent à l'analyse linéaire, comme le mécanisme de focalisation étudié et expliqué à l'aide des modes de side band, introduits pour amorcer les instabilités. Cette approche d'ondes résonantes est étendue à l'analyse non linéaire de stabilité pour les méthodes LBM (Lattice Boltzmann Method). Nous présentons pour la première fois une équation vectorielle à la place de l' équation scalaire de Burgers, car la méthode LBM considère une fonction de distribution par vitesses discrètes. L'application du principe des ondes résonantes aux équations de Boltzmann sur réseau pour un écoulement monodimensionnel, compressible et isotherme dans un schéma D1Q3 donne des cartes d'instabilité, dans le cas de 1 ou plusieurs modes résonants, très dépendantes des conditions initiales. Le phénomène de focalisation n'a pas été obtenu dans la formulation LBM. Des croissances transitoires dues à la non-normalité des opérateurs peuvent exister. Elles sont calculées par une méthode d'optimisation Lagrangienne utilisant les équations adjointes de LBM. L'application du principe des ondes résonantes est étendue à un modèle 2D. On montre que les instabilités deviennent prépondérantes The stability study of differential systems derived from the Navier- Stokes equations consists in analysing the response of the planar linearized system from a disturbance on a flat wave. It cannot account for all possible mechanisms of nonlinear instability. Such non-linear stability analyses were discussed for finite difference of the scalar non-viscous Burger equation. They are based on the analysis in resonant waves, considering a set of waves that form a closed group for the discretized equation. An important conclusion of this work is that some unstable nonlinear mechanisms exist that are beyond the linear analysis, as the focusing mechanism studied and explained using the methods of side band, introduced to initiate instabilities. This approach of resonant waves is extended to non-linear stability analysis for LBM (Lattice Boltzmann Method) methods. We report for the first time a vector equation instead of the scalar Burgers equation, because the LBM method considers a distribution function by discrete speeds. The principle of resonant waves to lattice Boltzmann equations for one-dimensional flow in a compressible and isothermal D1Q3 scheme gives instability maps, in the case of one or more resonant modes , highly dependent upon the initial conditions. The phenomenon of focus has not been obtained in the LBM formulation. Transient growth due to non-normality of operators may exist. They are calculated by a Lagrangian optimization method combined with LBM equations. The principle of resonant waves is extended to a 2D model. We show that the instabilities become dominant

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Dansoko, Mamadou. "Modélisation et commande non linéaire des hydroliennes couplées à un réseau électrique." Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132047/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de développer des stratégies de commande non linéaire et robuste afin d’assurer une connexion avec succès des systèmes hydroliens dans un réseau électrique de forte puissance. Il s’agira en plus, d’étudier en simulation et en pratique le comportement dynamique de ses systèmes hydroliens commandés suite à des perturbations sévères. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la modélisation de tous les éléments de la chaine de production d’énergie hydrolienne, en partant de la marée jusqu’à la génératrice synchrone. Dans un second temps, nous avons proposé trois lois de commande non linéaire ; une pour un système hydrolien mono machine et les deux autres pour deux types de réseau électrique multi-machine. La stabilité de ces lois de commandes est prouvée en utilisant la méthode de Lyapunov et les propriétés spécifiques à la structure variable. La particularité de ces lois de commandes est qu’elles régulent simultanément la tension terminale et la fréquence en agissant uniquement sur l’excitation de la génératrice synchrone. Finalement, nous avons étudié en simulation le comportement dynamique des systèmes hydroliens commandés et les résultats obtenus sous perturbations électrique et mécanique ont montré l’efficacité de la commande proposée par rapport aux commandes CNL et AVR-PSS. Dans un souci de valider pratiquement ces résultats de simulation, la commande non linéaire proposée pour le système hydrolien mono machine est implantée sur un banc d’essai. Les résultats satisfaisants obtenus sous perturbations soutenues sont ensuite comparés à ceux obtenus pratiquement avec les commandes, CNL et AVR-PSS This thesis develops nonlinear and robust control strategies in order to ensure a successful connection of marine turbine systems into grid. In addition, it is a question to examine in simulation and practice the dynamic behavior of controlled marine turbine systems under severe perturbations. Firstly, we have modeled all production chain elements of marine turbine system. Secondly, we have proposed three nonlinear control strategies ; one for marine turbine system single machine connected to infinite bus and the both others for two multimachine electrical networks. The developed strategies control stability is proven mathematically by using Lyapunov method and one specific property of variable structure. These strategies control particularity is the two outputs regulation (terminal voltage and frequency) trough a single input (synchronous machine excitation). Finally, simulation results under mechanical and electrical perturbations are presented in order to highlight the robustness qualities of the proposed controllers compared to nonlinear controller CNL and classical AVR-PSS. In view of industrial applications, the proposed control for marine turbine single machine system is implemented on experimental bench. The obtained practical results under hard perturbations are very satisfactory. These results are used to realize a comparative study between the proposed control, the CNL and the AVR-PSS

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Bin, Ngah Lufti Arif. "Synchronisation toute optique d’un réseau de communication quantique." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4141/document.

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Abstract:

Ce manuscrit expose le développement de ressources fondamentales pour les communications quantiques à longues distances basées sur les technologies des fibres optiques télécoms et des guides d'onde optiques non linéaires. Après une introduction générale sur les communications quantiques, cette thèse est structurée en trois parties principales. La première partie illustre le développement de deux sources pour la génération de paires de photons intriqués en polarisation et émis à une longueur d'onde télécom via conversion paramétrique spontanée (SPDC) dans des guides d'ondes non linéaires intégrés sur niobate de lithium périodiquement polarisé. Les sources s'appuient respectivement sur un accord de phase de type-II et un accord de phase de type-0 et sur des solutions de filtrage et d'interférométrie mises en place après le cristal non linéaire. Dans la seconde partie, sont discutées les réalisations de deux sources de photons uniques annoncés haut débit. La première s'appuie sur le multiplexage spatial sur puce de photons uniques annoncés. La seconde exploite le multiplexage temporel passif grâce à l'utilisation d'un laser télécom cadencé à 10 GHz. Enfin, nous présentons une approche tout-optique visant la synchronisation de sources distantes de paires de photons intriqués, agencées selon une architecture de type relais quantique distribué. Cette technique innovante repose sur l'utilisation d'un laser télécom impulsionnel en tant qu'horloge optique de référence. Cette horloge autorise la synchronisation de l'émission de paires de photons dans la bande C des télécoms en deux lieux distants. Des résultats préliminaires d'interférence à deux photons sont montrés et discutés This manuscript reports the development of fundamental resources for long distance quantum communication based on fibre telecom technology and non-linear optical waveguides. After a general introduction on quantum communication, the thesis is structured along three parts. The first part illustrates the development of two photonic polarization entanglement sources suitable for quantum networking. Both sources generate paired photons at telecom wavelength via spontaneous parametric down conversion (SPDC) in periodically poled lithium niobate waveguides (PPLN/W). They rely on type-II and type 0 phase matching, respectively. In the second part, two high quality heralded single photon sources are highlighted. The first one relies on on-chip generation and spatial multiplexing of heralded single photons towards achieving higher bit rates. The second one takes advantage of passive temporal multiplexing of a single SPDC process. Finally, an all-optical approach towards efficient and accurate synchronization of remote entangled photon pair sources within quantum relay architecture over long distances is presented. This particular synchronization technique highlights the use of ultra-fast picosecond pulsed telecom fiber laser, operating at 2.5 GHz repetition rate, acting as a master optical clock, enabling to accurately synchronize the emission of photon pairs in the telecom C-band of wavelengths at two remote locations. This innovative approach is applied for synchronizing two remote PLLN/W based sources operated at 2.5 GHz, and preliminary results on two-photon interference obtained with single photons coming from each source are shown and discussed

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Perrin, Mathias. "Instabilités optiques dans une vapeur atomique." Nice, 2003. http://www.theses.fr/2003NICE4072.

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Symul, Thomas. "Amplification paramétrique non linéaire : applications au traitement tout optique du signal et à l'information quantique." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066480.

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Schiavoni, Michèle. "Dynamique des atomes dans un réseau optique dissipatif : modes de propagation, résonance stochastique, diffusion dirigée." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00003129.

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Boissonneault, Maxime. "Mesure et rétroaction sur un qubit multi-niveaux en électrodynamique quantique en circuit non linéaire." Thèse, Université de Sherbrooke, 2011. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/5146.

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Abstract:

L'électrodynamique quantique en circuit est une architecture prometteuse pour le calcul quantique ainsi que pour étudier l'optique quantique. Dans cette architecture, on couple un ou plusieurs qubits supraconducteurs jouant le rôle d'atomes à un ou plusieurs résonateurs jouant le rôle de cavités optiques. Dans cette thèse, j'étudie l'interaction entre un seul qubit supraconducteur et un seul résonateur, en permettant cependant au qubit d'avoir plus de deux niveaux et au résonateur d'avoir une non-linéarité Kerr. Je m'intéresse particulièrement à la lecture de l'état du qubit et à son amélioration, à la rétroaction du processus de mesure sur le qubit de même qu'à l'étude des propriétés quantiques du résonateur à l'aide du qubit. J'utilise pour ce faire un modèle analytique réduit que je développe à partir de la description complète du système en utilisant principalement des transformations unitaires et une élimination adiabatique. J'utilise aussi une librairie de calcul numérique maison permettant de simuler efficacement l'évolution du système complet. Je compare les prédictions du modèle analytique réduit et les résultats de simulations numériques à des résultats expérimentaux obtenus par l'équipe de quantronique du CEASaclay. Ces résultats sont ceux d'une spectroscopie d'un qubit supraconducteur couplé à un résonateur non linéaire excité. Dans un régime de faible puissance de spectroscopie le modèle réduit prédit correctement la position et la largeur de la raie. La position de la raie subit les décalages de Lamb et de Stark, et sa largeur est dominée par un déphasage induit par le processus de mesure. Je montre que, pour les paramètres typiques de l'électrodynamique quantique en circuit, un accord quantitatif requiert un modèle en réponse non linéaire du champ intra-résonateur, tel que celui développé. Dans un régime de forte puissance de spectroscopie, des bandes latérales apparaissent et sont causées par les fluctuations quantiques du champ électromagnétique intra-résonateur autour de sa valeur d'équilibre. Ces fluctuations sont causées par la compression du champ électromagnétique due à la non-linéarité du résonateur, et l'observation de leur effet via la spectroscopie d'un qubit constitue une première. Suite aux succès quantitatifs du modèle réduit, je montre que deux régimes de paramètres améliorent marginalement la mesure dispersive d'un qubit avec un résonateur linéaire, et significativement une mesure par bifurcation avec un résonateur non linéaire. J'explique le fonctionnement d'une mesure de qubit dans un résonateur linéaire développée par une équipe expérimentale de l'Université de Yale. Cette mesure, qui utilise les non-linéarités induites par le qubit, a une haute fidélité, mais utilise une très haute puissance et est destructrice. Dans tous ces cas, la structure multi-niveaux du qubit s'avère cruciale pour la mesure. En suggérant des façons d'améliorer la mesure de qubits supraconducteurs, et en décrivant quantitativement la physique d'un système à plusieurs niveaux couplé à un résonateur non linéaire excité, les résultats présentés dans cette thèse sont pertinents autant pour l'utilisation de l'architecture d'électrodynamique quantique en circuit pour l'informatique quantique que pour l'optique quantique.

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Bertocchi, Guillaume. "Circuit optique sur LiNbO3 pour un relais quantique intégré." Nice, 2006. http://www.theses.fr/2006NICE4066.

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Abstract:

Ce manuscrit présente l’étude numérique, les étapes de fabrication et la caractérisation expérimentale d’un circuit optique intégré destiné à être le cœur d’un relai quantique fonctionnant pour des qubits encodés sur des photons aux longueurs d’ondes télécoms. Malgré les progrès technologiques de la photonique et des télécoms, les pertes dans les fibres optiques et surtout le bruit dans les détecteurs limitent les distances de communication quantique à une centaine de kilomètres. Le relai quantique, basé sur le protocole de la téléportation d’états, permet d’augmenter le rapport signal sur le bruit de la communication et donc de repousser cette distance maximale. Dans ce cadre, l’optique intégrée permet d’obtenir une taille et une stabilité favorisant l’insertion du relais dans des systèmes de communication quantique fibrés. Nous avons adapté un modèle de relai quantique à notre cas particulier montrant l’intérêt d’une telle structure avec des paramètres réalistes. Nous avons ensuite déterminé par simulation BPM les propriétés des différentes fonctions qui composent la puce optique. Il s’agit en effet d’obtenir sur le même composant un générateur de paires de photons et deux coupleurs directionnels 50/50 contrôlés électro-optiquement. De plus, toutes les entrées/sorties de la puce ont été pourvues de guides segmentés pour l’optimisation des interfaces fibres/guides. Les caractérisations classiques et en régime comptage de photons ont permis de valider toutes les fonctions optiques mentionnées et de conclure que cette « puce relai » permettrait d’augmenter la distance d’un lien de communication quantique d’un facteur 1,7 This manuscript presents the numerical study, manufacture processes, and experimental characterization of an integrated optical circuit intended to be at the heart of a quantum relay particularly designed for qubits encoded on photos as telecom wavelengths. In spite of progress in photonics and telecommunications technologies, losses in optical fibres and especially darkcounts in the detectors limit the maximum achievable distance for quantum communication to about a hundred kms. The quantum relay, based on quantum teleportation, makes it possible to increase the communication signal-to-noise ratio and thus to push this maximum distance forward. In this context, we show that integrated optics offers compact and stable components suitable for insertion of a “relay-ship” in fibre-based quantum communication systems. We adapted a quantum relay model to our particular case showing the relevance of such a structure with realistic parameters. Subsequently we determined the properties of all the necessary optical functions using BPM simulation. Actually, a photon-pair source and two electro-optically controlled, 50 / 50 beam splitters have to be merged on a single chip. In addition, tapered-waveguide sections have been designed at each input / output of the chip in order to improve coupling between fibres and integrated structures. All the required optical functions on the chip were tested and validated by performing characterizations in both classical and single-photon regimes. As a conclusion, we showed that this “quantum relay-chip” could increase the maximal achievable distance of a quantum communication link by a factor of 1,7

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Hernandez, Javier Ram̕on. "Synthèse et étude de sels chiraux actifs pour l'optique non linéaire." Angers, 2007. http://www.theses.fr/2007ANGE0033.

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Abstract:

Une série de sels d'anions thiolates ArS et carboxylates ArCOO, et de complexes anioniques du mercure en coordinence 4, a été synthétisée. La première hyperpolarizabilité β de ces matériaux a été mesurée par la technique HRS (Hyper Rayleigh Scattering) en solution. En général, les matériaux obtenus montrent des réponses optiques élevées, jusqu'à plus de 10 fois la valeur de β reportée pour la p-nitroaniline. En particulier, la première hyperpolarisabilité β des sels d'anions thiolates est plus grande que celle des sels d'anions carboxylates, de même les sels d'anions à squelette naphtalénique ont des propriétés optiques plus importantes que celles des sels d'anions à squelette benzénique ; ceci indique que le type d'anion et la conjugaison électronique jouent un rôle important sur la magnitude de la réponse β. . A series of salts of thiolate ArS and carboxylate ArCOO anions, and four-coordinated anionic complexes of mercury were synthesized and characterized using both. The first hyperpolarizability β of these materials was measured by hyper rayleigh scattering (HRS) technique in solution. In general, the synthesized materials show large optical β responses, up to more than 10 times the value reported for p-nitroaniline. In particular, the first hyperpolarizability β of thiolate anions salts is higher than that of carboxylate anions salts, and also naphthalenic anions salts have larger optical properties than benzenic anions salts, indicating that the kind of anion and electronic conjugation play important roles in the nature of the β responses. .

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Bouillard, Martin. "Développement de cavités synchrones et d'une mémoire quantique : des outils pour l'ingénierie quantique hybride." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLO012/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement d'outils pour l'ingénierie quantique d'états non-classiques de la lumière. Trois axes différents sont étudiés qui, combinés ensembles, permettent d'obtenir un protocole efficace et polyvalent pour la génération d'états quantiques Ces états sont générés en tirant profit des avantages distincts des deux descriptions possibles de la lumière grâce à l'utilisation conjointe des variables discrètes et continues.Le premier axe repose sur la réalisation de superpositions arbitraires d’états de Fock à zéro et deux photons à partir de deux états à un photon indiscernables. Cette expérience permet, entre autre, de créer des superpositions d'états cohérents appelés états chats de Schrödinger optiques. Afin d'augmenter l'amplitude des états produits, une itération du procédé est possible.Pour pouvoir rendre possible cette itération, nous augmentons dans un premier temps le taux de production de notre ressource de base: le photon unique. Pour cela, nous installons deux cavités optiques synchrones qui permettent d'accroître la puissance crête des impulsions du laser, exaltant ainsi les effets non-linéaires à l'origine de la production des photons.Le dernier axe, consiste à réduire les problèmes liés à la création probabiliste des photons. Pour cela, une mémoire quantique a été implémentée, permettant de stocker puis d'extraire un photon sur demande. Le stockage d’états contenant un et deux photons a été réalisé. Ce dispositif permettra à terme, en synchronisant l'état stocké avec l'arrivée d'un autre photon, de créer des états chats à l'intérieur même de la cavité This work is focused on the development of tools for quantum state engineering of non-classical state of light. Three different directions are studied, which when combined, lead to efficient and versatile protocols towards the generation of quantum states. Those states are produced by taking advantage of both descriptions of the light: the discrete and continuous variables of the light.The first direction consists in the réalisation of arbitrary superpositions of zero and two-photon Fock states with two indistinguishable single-photon states. This protocol permits, among others, to create superpositions of coherent states called Schrödinger cat states. An iteration of the protocol could allow the growth of the amplitude of the state.To realize such iteration, we increase the production rate of our basic resource, namely, the single photon.To do so, we implement two synchronous cavities allowing the increase of the peak power of the laser pulses, which ultimately enhanced the non-linear effect at the origin of the photon creation.The last direction aims to solve the problems related to the probabilistic nature of the photon creation. In order to store and extract the single photons on demand, a quantum memory is implemented. The storage of single and two-photon states has been experimentally realized. This setup could allow in the near future, by synchronizing the state stored in the cavity with the income of another photon, to create a cat state inside the cavity itself

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Kaiser, Florian. "Photonic entanglement engineering for quantum information applications and fundamental quantum optics." Nice, 2012. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00777002.

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Abstract:

Le but de cette thèse est de développer des sources d’intrication photonique pour étudier les réseaux de communication quantique et l’optique quantique fondamentale. Trois sources très performantes sont construites uniquement autour de composants standards de l’optique intégrée et des télécommunications optiques. La première source génère de l’intrication en polarisation via une séparation déterministe des paires de photons dans deux canaux adjacents des télécommunications. Cette source est donc naturellement adaptée à la cryptographie quantique dans les réseaux à multiplexage en longueurs d’ondes. La seconde source génère, pour la première fois, de l’intrication en time-bins croisés, autorisant l'implémentation de crypto-systèmes quantiques à base d’analyseurs passifs uniquement. La troisième source génère, avec une efficacité record, de l’intrication en polarisation via un convertisseur d’observable temps/polarisation. La bande spectrale des photons peut être choisie sur plus de cinq ordres de grandeur (25 MHz - 4 THz), rendant la source compatible avec toute une variété d’applications avancées, telles que la cryptographie, les relais et les mémoires quantiques. Par ailleurs, cette source est utilisée pour revisiter la notion de Bohr sur la complémentarité des photons uniques en employant un interféromètre de Mach-Zehnder dont la lame séparatrice de sortie se trouve dans une superposition quantique d’être à la fois présente et absente. Enfin, pour adapter la longueur d’onde des paires des photons télécoms intriqués vers les longueurs d’ondes d’absorption des mémoires quantiques actuelles, un convertisseur cohérent de longueur d’onde est présenté et discuté The aim of this thesis is to develop sources of photonic entanglement to study both quantum networking tasks and some of the foundations of quantum physics. To this end, three high-performance sources are developed, each of them taking extensively advantage of standard telecom fibre optics components. The first source generates polarization entanglement via deterministic pair separation in two adjacent telecommunication channels. This source is naturally suitable for quantum cryptography in wavelength multiplexed network structures. The second source generates for the first time a cross time-bin entangled bi-photon state which allows for quantum key distribution tasks using only passive analyzers. The third source generates, with a record efficiency, polarization entanglement using an energy-time to polarization entanglement transcriber. The photon spectral bandwidth can be chosen over more than five orders of magnitude (25 MHz - 4 THz). This permits implementing the source into existing telecom networks, but also in advanced quantum relay and quantum memory applications. Moreover, this source is used to revisit Bohr’s single-photon wave-particle complementarity notion via employing a Mach-Zehnder interferometer with an output quantum beam-splitter in a true superposition of being present and absent. Finally, to adapt the wavelength of the entangled telecom photon pairs to the absorption wavelength of current quantum memories, a coherent wavelength converter is presented and discussed

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Meddeb, Moncef. "Equilibre général et ensembles de production non convexes : tarification non linéaire, infinité de biens et externalité de réseau." Paris 1, 1996. http://www.theses.fr/1996PA010012.

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Jouffroy, Guillaume. "Contrôle oscillatoire par réseau de neurones récurrents." Paris 8, 2008. http://www.theses.fr/2008PA082918.

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Abstract:

Dans le domaine du contrôle, la plupart des applications nécessitent une commande continue non-périodique. Ce travail se focalise au contraire sur les contrôleurs à base de réseaux de neurones récurrents (RNR) générant une commande oscillatoire entretenue. L'objectif de ce travail est d'étudier les méthodes d'optimisation stochastiques continues permettant de déterminer les paramètres d'un réseau pour qu'il produise un comportement oscillatoire périodique. Nous dressons tout d'abord un bilan des connaissances sur les oscillateurs biologiques. Nous décrirons ensuite des outils mathématiques qui permettent de garantir la stabilité des oscillateurs. Le potentiel des RNR, particulièrement appliqués aux systèmes dynamiques, n'étant encore que très peu exploité, nous proposerons pour chaque méthode, une formalisation générale matricielle détaillée et préciserons la complexité des algorithmes. Nous validerons chacune de ces méthodes à l'aide d'un simple oscillateur, en démontrant analytiquement la stabilité du système résultant, et en montrant dans quelle mesure il est robuste face aux perturbations de ses paramètres. Nous comparerons les différentes méthodes sur ces critères ainsi que sur la vitesse de convergence. Nous terminerons cette thèse par une illustration, dans laquelle nous réaliserons toutes les étapes de la construction d'un contrôleurs oscillatoire neuronal, pour commander l'axe de direction d'un véhicule original. Ceci nous permettra de discuter de la viabilité des réseaux de neurones récurrents dans le domaine de contrôle oscillatoire, et de soulever des questions intéressantes In the control field, most of the applications need a non-oscillatory continuous control. This work focuses instead on controllers with recurrent neural networks (RNN) which generate a periodic oscillatory control. The purpose of the present work is to study stochastic optimisation methods which can be used to discover the parameters of a network so that it generates a cyclic input. First we take a look at the knowledge about biological oscillators. Tthen we describe the mathematical tools to be able to guarantee the stability oscillators. The potential of RNN, especially applied to dynamical systems being still poorly used, we propose for each method, a general detailed matrix formalization and we precise the computational complexity of the methods. We validate each method using a simple example of oscillator, and we demonstrate analytically the stability of the resulting oscillator, but also how it is robust to parameters perturbations. We then compare these different methods with these criteria and the speed of convergence. We finish this thesis with an illustration, where we take all the steps of the construction of an oscillatory neural controller, to control the axis of direction of a particular vehicle. This will let us discuss how realistic is the use of recurrent neural networks in the field of control, and propose interesting questions

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Lewin, Mathieu. "Quelques modèles non linéaires en mécanique quantique." Phd thesis, Université Paris Dauphine - Paris IX, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006306.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude de trois modèles non linéaires issus de la mécanique quantique. Dans la première partie, nous démontrons l'existence d'un minimum et d'états excités approchés pour les modèles multi-configurations décrivant la structure électronique des molécules. Ces points critiques peuvent être calculés grâce à un nouvel algorithme. Des résultats numériques sont présentés pour le premier état excité de systèmes à deux électrons. Dans la seconde partie, nous étudions un lemme du col modélisant des réactions chimiques avec le modèle de Schrödinger indépendant du temps. Nous prouvons l'existence d'un point selle, sous l'hypothèse que les molécules à l'infini sont chargées ou polarisées. La dernière partie est consacrée à l'étude de la polarisation du vide grâce au modèle Bogoliubov-Dirac-Fock, une théorie relativiste de champ moyen issue de l'électrodynamique quantique. Nous montrons que l'énergie étudiée possède un minimum qui est le vide polarisé.

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Cavalié, Pierrick. "Optique non-linéaire résonante et contrôle de la phase d'émission des lasers à cascade quantique." Phd thesis, Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066543.

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Abstract:

Les lasers à cascade quantique (LCQ) sont des nanostructures de semiconducteurs se basant sur des transitions intersousbandes entre états confinés de la bande de conduction. Ils ont permis de combler un manque de sources puissantes et compactes d’abord dans le moyen infrarouge (MIR) puis dans le térahertz (THz). Cette thèse présente deux études en rapport avec ces lasers. La première partie présente les propriétés d’optique non-linéaire résonantes des LCQ. Il s’agit de démontrer la génération de différence de fréquences entre un faisceau proche infrarouge (IR) et le champ THz du LCQ. L’excitation proche IR est résonante avec les transitions interbandes des puits quantiques qui composent le LCQ. Ceci exalte la susceptibilité non-linéaire du milieu. Le champ THz intense dans la cavité combiné à cette excitation résonante permet d’obtenir de bonnes efficacités (jusqu’à 0. 13%) et de générer des harmoniques supérieures jusqu’à l’ordre 3. Ces interactions non-linéaires ont également été étudiées dans les LCQ MIR ce qui a permis d’augmenter la température de fonctionnement jusqu’à 275 K. Une deuxième partie traite du contrôle de la phase du champ THz d'un LCQ au moyen d'un montage de spectroscopie THz dans le domaine temporel. L'originalité résulte dans l'usage d'un LCQ ayant un guide double métal. Ces guides permettent d'avoir de meilleures performances en température mais ont des dimensions largement sous longueur d'onde. Ces dimensions compliquent le couplage d'une onde THz externe nécessaire à l'amorçage du champ THz du LCQ sur une phase fixe. Des antennes en forme de V sont déposées à la surface du LCQ pour faire une adaptation d’impédance et favoriser ainsi le couplage Quantum cascade lasers (QCL) are semiconductor nanostructures based on inter-subband transitions between confined states in the conduction band. They filled the lack of compact and powerful sources in the mid-infrared (MIR) and in the terahertz (THz) range. This thesis presents two studies on these lasers. First part investigates resonant optical nonlinearities of QCL. We show difference frequency generation between a near-infrared (NIR) beam and the QCL THz field, i. E. At ENIR-EQCL. NIR excitation is resonant with interband transitions in the QCL active region, enhancing the nonlinear susceptibility of the matter. High intracavity THz field combined with the resonant NIR beam results in good efficiencies for the frequency mixing (0. 13%) and in high order generation up to the third order (EIR-3EQCL). For the first time this nonlinear interaction is investigated within a MIR QCL. This allows demonstrating the nonlinear interaction up to 275 K, showing that the interaction is temperature independent. The second part deals with phase control of QCL emission via THz time domain spectroscopy. The novelty is the use of a Metal-Metal (MM) waveguide. These guides lead to higher temperature operations but have sub-wavelength dimensions (~10µm compared to 100µm for the emission). These dimensions make harder the coupling of a THz seed which is required to initiate the THz QCL field. “V” shape antennas are processed above QCL facets to match the impedance between free-space and guided modes. Thus, coupling efficiency and power extraction are enhanced. We demonstrate that we can phase-lock the emission of a MM QCL by THz injection seeding and resolve its amplitude and its phase

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Gugenheim, Dan. "Modélisation et optimisation d’un réseau de transport de gaz." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://oatao.univ-toulouse.fr/11760/1/gugenheim.pdf.

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Abstract:

Durant ces 40 dernières années, le gaz naturel a vu son utilisation augmenter jusqu’à constituer aujourd’hui la troisième ressource énergétique mondiale. Il est alors devenu nécessaire de l’acheminer sur des distances de plus en plus longues entre les lieux d’extraction et de consommation. Ce transport peut s’effectuer à l’état liquide par des méthaniers ou à l’état gazeux par le biais des réseaux de transport de gaz naturel composés de canalisations de grandes dimensions, tant en diamètre qu’en longueur. Cette thèse porte sur la modélisation et l’optimisation de la configuration des réseaux de transport de gaz naturel et sur l’application au cas du réseau principal de transport français qui présente plusieurs particularités. En effet, il s’agit d’un réseau de grandes dimensions, fortement maillé pour lequel plusieurs sources d’approvisionnement sont possibles pour desservir divers points de consommation. Il possède en outre, des stations d’interconnexion entre les canalisations. GRTgaz en est le gestionnaire. Ce travail concerne l’étude de la faisabilité de configurer le réseau de transport pour un scénario d’approvisionnement et de consommation. Le coeur de cette thèse porte sur le développement d’un modèle de réseau de transport de gaz et sur la détermination des flux et des configurations des stations d’interconnexion dans ce réseau à l’aide d’outils d’optimisation. L’une des innovations est la description et la modélisation des stations d’interconnexion, carrefours incontournables du réseau. Deux modèles sont ainsi proposés, faisant intervenir une formulation d’une part mixte non linéaire en nombres entiers et d’autre part, non linéaire continue. Leur efficacité en fonction de différents solveurs d’optimisation est ensuite discutée. Le choix de la meilleure formulation du problème de transport de gaz naturel a été étudié sur un ensemble de réseaux fictifs, mais représentatifs du réseau français. La meilleure stratégie, basée sur l’utilisation combinée d’une ormulation non linéaire continue, du choix de la pression comme variable et d’une initialisation par un sous-problème a ensuite été appliquée sur des instances de taille réelle. Les difficultés du passage à des instances réelles ont ensuite été résolues à l’aide de deux améliorations: d’une part, la mise à l’échelle des variables a permis de mieux conditionner le problème, puis d’autre part, une suite de relaxations a été employée afin de résoudre tous les cas réels. Les solutions sont finalement validées à l’aide de solutions métiers existantes.

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Sugny, Dominique. "Théorie des Perturbations Canonique et Dynamique Moléculaire Non-Linéaire." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005074.

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Abstract:

La théorie des perturbations canonique est un outil très intéressant en physique moléculaire. Elle consiste en une série de transformations canoniques (ou unitaires en mécanique quantique), qui ont pour but de réécrire l'Hamiltonien sous une forme plus simple sans modifier la dynamique de la molécule. Cependant, cette méthode ne pouvait s'appliquer, dans le domaine des états vibrationnellement excités, qu'aux mouvements autour d'un seul minimum. C'est pourquoi seules les molécules rigides décrites par une seule surface électronique non couplée avaient pu être étudiées. Afin de dépasser les hypothèses restrictives nécessaires à ce formalisme, nous avons développé 2 versions modifiées de la théorie des perturbations canonique, la première s'appliquant à des systèmes non-rigides avec plusieurs positions d'équilibre et la seconde à la dynamique non-adiabatique.

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Bourassa, Jérôme. "Non-linéarité et couplages lumière-matière en électrodynamique quantique en circuit." Thèse, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/6677.

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Abstract:

L'électrodynamique quantique en circuit est un contexte unique pour l'optique quantique et le calcul quantique. Dans cette architecture où des qubits supraconducteurs, composés de jonctions Josephson, sont fortement couplés au champ électromagnétique de résonateurs coplanaires, la dynamique du système est semblable à celle des atomes dans des cavités optiques. La polyvalence de la conception des circuits supraconducteurs permet d'étudier l'interaction lumière-matière de différents régimes et manières. Ainsi, plusieurs qubits peuvent être couplés à un seul résonateur afin de les enchevêtrer. Une jonction Josephson peut également être intégrée directement au résonateur afin de produire une interaction non linéaire entre les photons. De la même manière, il a été suggéré que le couplage qubit-résonateur pourrait devenir l'échelle d'énergie dominante du système : le régime de couplage ultrafort. Malgré que la dynamique qubit-résonateur soit bien comprise, les modèles actuels ne permettent pas de prédire correctement les effets dispersifs du résonateur sur les qubits tels : le décalage de Lamb, l'interaction d'échange virtuelle et le temps de relaxation. Comme il n'y a pas non plus de modèle général permettant de déterminer les caractéristiques d'un résonateur non linéaire, on comprend mal comment rendre la non-linéarité plus forte, ni même si le régime de couplage ultrafort peut être physiquement réalisé dans ces circuits. Dans le cadre de ma thèse, je me suis intéressé à la modélisation de qubits et de résonateurs afin de mieux comprendre l'interaction lumière-matière en circuits, dans le but de développer des conceptions alternatives d'architectures plus performantes ou qui explorent des régimes d'interactions méconnus. Pour ce faire, j'ai développé une méthode analytique générale permettant de trouver l'hamiltonien exact de circuits distribués non linéaires, une méthode basée sur la mécanique lagrangienne et la représentation des modes propres d'oscillation. La grande qualité de la méthode réside dans la description analytique détaillée des paramètres de l'hamiltonien du système en fonction de la géométrie et des caractéristiques électromagnétiques du circuit. Non seulement le formalisme développé réconcilie le modèle quantique avec l'électromagnétisme classique et la théorie des circuits, mais va bien au-delà en formulant d'importantes prédictions sur la nature des interactions et l'influence des fluctuations du vide du résonateur sur la dynamique des qubits supraconducteurs. À l'aide d'exemples numériques réalistes et compatibles avec les technologies actuelles, je montre comment de simples optimisations de conception permettraient d'augmenter grandement l'efficacité et la rapidité d'exécution de calculs quantiques avec l'architecture, en plus d'atteindre des régimes de non-linéarité et de couplage lumière-matière inédits. En permettant de mieux comprendre l'interaction lumière-matière dans les circuits et d'optimiser l'architecture afin d'atteindre de nouveaux régimes de couplages, la méthode d'analyse de circuit développée dans cette thèse permettra de tester et raffiner nos connaissances sur l'électrodynamique quantique et la physique quantique.

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Romier, Maxime. "Simulation électromagnétique des antennes actives en régime non-linéaire." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2008. http://oatao.univ-toulouse.fr/7824/1/romier.pdf.

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Abstract:

Les antennes réseaux actives en cours de développement ont pour particularité de posséder, à l'émission, des amplificateurs en régime saturé placés à proximité immédiate des éléments rayonnants. Les couplages du réseau peuvent induire des variations de charge susceptibles de perturber les amplificateurs et de modifier les performances globales de l'antenne. Afin de prédire cet effet, un outil de simulation associant la description des éléments passifs et actifs de l'antenne a été développé. Plusieurs modèles d'amplificateurs, dont le modèle de distorsion polyharmonique (PHD), ont été obtenus à partir de mesures et évalués. D'autre part, le calcul électromagnétique du réseau d'éléments rayonnants a fait l'objet d'une approche originale couplant la technique par changement d'échelle (SCT) et la méthode de décomposition de domaine (DDM). Finalement, la simulation d'un réseau actif d'une centaine éléments a révélé des phénomènes inédits tels que le rayonnement d'un lobe parasite dû aux non-linéarités.

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Sanchez-Palencia, Laurent. "Etude théorique de la dynamique non linéaire d'atomes froids dans un réseau optique dissipatif : transport spontané et tranport stimulé." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00003425v2.

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Rota, Nodari Simona. "Etude mathématique de modèles non linéaires issus de la physique quantique relativiste." Paris 9, 2011. http://basepub.dauphine.fr/xmlui/handle/123456789/7233.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l’étude de deux modèles quantiques relativistes non linéaires. Dans la première partie, nous démontrons par une méthode de perturbation l’existence de solutions des équations d’Einstein–Dirac–Maxwell pour un système statique, à symétrie sphérique de deux fermions dans un état singulet et avec un couplage électromagnétique faible. Dans la seconde partie, nous étudions un modèle de champ moyen relativiste qui décrit le comportement des nucléons à l’intérieur du noyau atomique. Nous proposons une condition qui garantit l’existence d’une solution d’énergie minimale des équations de champ moyen relativiste dans un cas statique ; plus précisément, nous obtenons un résultat qui lie l’existence de points critiques d’une fonctionnelle d’énergie fortement indéﬁnie et les inégalités de concentration-compacité strictes This thesis is devoted to the study of two nonlinear relativistic quantum models. In the ﬁrst part, we prove by a perturbation method the existence of solutions of the coupled Einstein–Dirac–Maxwell equations for a static, spherically symmetric system of two fermions in a singlet spinor state and for a weak electromagnetic coupling. In the second part, we study a relativistic mean-ﬁeld model that describes the behavior of nucleons in the atomic nucleus. We provide a condition that ensures the existence of a ground state solution of the relativistic mean-ﬁeld equations in a static case; in particular, we relate the existence of critical points of a strongly indeﬁnite energy functional to strict concentration-compactness inequalities

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Roosta, Ali-Réza. "Contribution à la commande décentralisée non-linéaire des réseaux électriques." Phd thesis, Grenoble INPG, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00197544.

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Abstract:

Aujourd'hui, les grands réseaux électriques fonctionnent de plus en plus près de leur limite de stabilité. Les moyens de contrôle classique des réseaux permettent d'assurer leur stabilité dans des conditions de fonctionnement normales. Cependant, compte tenu de la variété des conditions et des schémas d'exploitation, de la sévérité des incidents, les équipements de commande actuellement installés surles réseaux peuvent s'avérer trop limités et insuffisants pour répondre efficacement aux diverses perturbations. L'objectif général de cette thèse est l'étude et la comparaison de méthodologies de synthèse de contrôleurs décentralisés non linéaires qui puissent améliorer la stabilité transitoire des réseaux électriques. La notion de contrôleur décentralisé signifie ici que les grandeurs nécessaires pour élaborer la commande sont disponibles localement, c'est-à-dire à proximité du turbo-générateur à contrôler.Dans une première étape, nous nous sommes fixés l'objectif de développer une méthodologie de commande non-linéaire qui puisse améliorer les amortissements des oscillations transitoires provenant des courts-circuits triphasés se présentant sur la ligne de transmission, dans le contexte d'un système SMIB (une seule machine connectée à un n\oe ud infini). Dans une deuxième étape, nous nous sommes donnés l'objectif de généraliser cette méthodologie de commande non linéaire à un réseau multi-machines interconnecté. Nous nous sommes aussi fixés comme objectif dans ce cadre de tester la démarche proposée pour contrôler l'amortissement des oscillations basse fréquence (0.1-10 (dollar) HZ (dollard) locales et inter-zones.

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Khraibani, Hussein. "Modélisation statistique de données longitudinales sur un réseau routier entretenu." Ecole centrale de Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010ECDN0040.

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Abstract:

Nous nous intéressons à la modélisation des lois d’évolutions des dégradations de chaussées entretenues. Pour cela, cette thèse fait une revue des modèles et outils de modélisation, notamment l’analyse des données de survie (MADS) qui a fait l’objet développements importants au LCPC. Pour tirer parti du fait que les bases de données comportent, aujourd’hui, des séries d’observations sur chaque section routière, elle propose une autre approche fondée sur la mise en œuvre de modèles non linéaires mixtes. En procédant à une comparaison des capacités d’ajustement et de prédiction de ces modèles, d’abord sur des bases de données artificielles, non bruitées et bruitées, puis sur une base de données provenant d’un programme de suivi de section test, et enfin sur une base de données issue du suivi périodique d’un réseau routier réel, la thèse permet de tirer des conclusions claires sur les conditions et le domaine d’application des modèles Road transportation has a direct impact on a country's economy. Infrastructures, particularly pavements, deteriorate under the effect of traffic and climate. As a result, they most constantly undergo maintenance which often requires expensive works. The optimization of maintenance strategies and the scheduling of works necessarily pass by a study that makes use of deterioration evolution laws and accounts for the effect of maintenance on these laws. In this respect, numerous theoretical and experimental works ranging linear and nonlinear regressions to more sophisticated methods such as Markov chain have been conducted. The thesis presents a survey of models and methods and focuses on the analysis of survival data (MADS), an analysis which constituted the objective of important works at LCPC. In order to acount for the fact that current databases contain repeated measurements of each pavement section, the thesis proposes a different approach based on the use of nonlinear mixed-effects models (NLME). First, it carries out a comparison between the NLME and MADS models on different databases in terms of the goodness of fit and prediction capability. The comparison then allows to draw conclusions about the applicability of the two models

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Ghalbouni, Joe. "Distribution multi-utilisateur de paires de photons intriqués aux longueurs d'onde des télécommunications." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0068/document.

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Abstract:

Afin de pouvoir œuvrer vers un réseau de communication quantique, il est primordial de limiter les ressources nécessaires. En particulier, nous montrons ici que l’on peut utiliser une source unique de paires de photons intriqués, pour desservir un grand nombre d’utilisateurs. Ceci implique que la source en question soit à large bande spectrale d’émission, et compatible avec les infrastructures actuelles de télécommunication optique. Dans un premier temps nous avons étudié une source de photons corrélés, basée sur la fluorescence paramétrique. A partir des valeurs expérimentales mesurées (coups et coïncidences), une borne maximale de la visibilité que l’on pourra obtenir en intrication est calculée ainsi que la brillance. Un facteur de qualité est établi afin de comparer et classer les démultiplexeurs testés par rapport au compromis entre la qualité des corrélations quantiques et la brillance de la source. La deuxième partie consiste à caractériser une source de photons intriqués en polarisation. L’intrication a été réalisée en effectuant un double passage dans un cristal de PPLN, générant un état de type |Φ> =(1/√2)(|HH> +|VV>) . Les photons des paires générées sont aussi séparés par démultiplexage en longueur d’onde. Des mesures de visibilités et du paramètre de Bell S sont effectuées. Les performances des démultiplexeurs sont comparées à celles prévues avec les photons jumeaux. Nous montrons qu’il est possible à partir d’une source unique, d’établir un canal quantique de communication avec au moins 3 couples d’utilisateurs en simultané. Nous proposons à la fin de cette étude, diverses méthodes d’amélioration In order to progress towards a quantum communication network, it is vital to limit the necessary resources. In particular, we show here that we can use a single source of entangled photons pairs, to serve a large number of users. This implies that the considered source has to be spectrally broadband, and compatible with the current optical telecommunications’ infrastructure. At first, we studied a correlated photon source, based on SPDC. From the experimental values measured (counts and coincidences), an upper bound of the visibility that can be achieved in entanglement is calculated as well as the source brightness. A quality factor is established in order to compare and rank the demultiplexers tested in relation to the compromise between the quality of the quantum correlations and the source brightness.We then characterized a source of polarization entangled photon pairs. The entanglement is obtained by performing a double pumping path in a crystal of PPLN, generating a state Φ> =(1/√2)(|HH> +|VV>) . The generated photon pairs are split by using the same demultiplexers. Measurements of visibilities and the Bell parameter S are performed. The performances of the demultiplexers are compared to those obtained with the twin photons.We show that it is possible with a single source, to establish a quantum communication channel with at least 3 couples of users simultaneously. We propose at the end of this study, various methods of improvement

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Darrigan, Clovis. "Calcul quantique de susceptibilités électriques dans les solides cristallins." Pau, 2001. http://www.theses.fr/2001PAUU3029.

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Abstract:

A la frontiere entre la chimie et la physique, ce travail s'inscrit dans l'etude theorique des proprietes electroniques et optiques de solides cristallins et la comprehension des phenomenes induits par une perturbation electrique exterieure. Notre approche theorique de la matiere est celle des chimistes quanticiens : bases atomiques localisees, orbitales cristallines (oc) construites selon la methode self consistent field (scf) par combinaison lineaire d'orbitales atomiques (lcao) en tenant compte de la symetrie translationnelle. La prevision des comportements de la matiere face a un champ electrique statique (frequence nulle) ou dynamique (frequence non-nulle) passe par l'elaboration de modeles theoriques conduisant aux susceptibilites electriques. Si la perturbation appliquee est faible, la reponse du cristal reste lineaire, nous parlons alors de susceptibilite lineaire (polarisabilite) et des proprietes connexes (constante dielectrique, indice de refraction, reflectivite, fonction de perte d'energie). Les termes d'ordres superieurs, appeles susceptibilites non-lineaires (hyperpolarisabilites), nous conduisent aux phenomenes non-lineaires : generation d'harmoniques, rectification optique, effets pockel, kerr. . . Deux methodes differentes ont ete developpees : 1. Methode couplee (cp), qui inclut analytiquement le potentiel electrique au sein meme du hamiltonien, ou les oc sont relaxees durant le processus scf. Le logiciel crystal98 a ete modifie en consequence. Deux systemes (mgo et lif) ont ete etudies, conduisant a de bonnes valeurs theoriques. 2. Methode non-couplee (uc) sum over states (sos), tenant compte de la frequence du champ perturbateur. Les expressions developpees et generales pour differents ordres sont explicitees. Nous l'appliquons au diamant pour le calcul de la constante dielectrique et la simulation de spectres eels. Des resultats tres encourageants sont obtenus sur le calcul d'effets non-lineaires (shg pour sic, thg pour lif).

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Sow, Thierno Lamarana. "Commande non linéaire de l'éolienne à MADA pour une participation au réglage de la fréquence du réseau." Mémoire, École de technologie supérieure, 2012. http://espace.etsmtl.ca/972/1/SOW_Thierno_Lamarana.pdf.

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Abstract:

Nos travaux sont motivés par la volonté des gouvernements du monde à lutter contre le réchauffement climatique en augmentant le taux de participation des sources d’énergie renouvelable dans le réseau. Cette augmentation devra atteindre environ 20% d’ici 2030 un peu partout dans le monde. Le but de notre recherche est d’accompagner la volonté des gouvernements en proposant un schéma de contrôle permettant de favoriser la forte participation de l’éolienne dans les réseaux électriques. Pour ce faire nous avons tout d’abord présenté les différents types de commandes utilisés pour l’éolienne dont on peut citer la commande vectorielle et la commande non linéaire. A la suite de cette présentation, la commande non linéaire et multi-variable a été retenue comme la plus adaptée pour notre étude. C’est ainsi qu’un nouveau schéma de contrôle basé sur un contrôleur non linéaire et multi-variable pour le convertisseur côté rotor de l’éolienne à MADA a été proposé. Un nouveau schéma de contrôle dans lequel l’éolienne à MADA est connectée à un réseau a été conçu. Dans ce schéma l’éolienne participe au réglage primaire et secondaire de la fréquence tout en restant très performante pour le réglage de la tension. L’originalité du nouveau schéma de contrôle est qu’il permet à l’éolienne de participer au réglage de la fréquence de la même manière qu’un groupe turbo générateur classique (exemple TAV). L’efficacité de la méthode a été validée par simulation dans SimPowerSystems blockset de MatLab. Les résultats ainsi obtenus ont fait l’objet d’un article publié à la conférence d’IECON 2011.

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Martin, Anthony. "Puces photoniques pour la communication quantique longue distance." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00683569.

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Abstract:

Cette thèse présente l'étude et la réalisation de différents éléments clés pour la communication quantique longue distance. Pour cela, nous tirons parti de l'optique intégré sur de niobate de lithium, qui permet de mettre en exergue les propriétés non-linéaire de ce matériau. Après une brève introduction sur l'information quantique nous permettant de mettre en avant les enjeux actuels du domaine, nous nous intéressons à la réalisation de trois sources de paires de photons intriqués sur les observables polarisation (2) et time-bin (1), émettant aux longueurs d'onde des télécommunications. Ces réalisations font parties des meilleures sources actuelles aussi bien en terme de brillance que de qualité d'intrication mesurée, le tout alliant compacité et simplicité d'utilisation. Dans un second temps, nous présentons l'élaboration et la mise en oeuvre d'un relais quantique entièrement intégré. Pour cette réalisation, nous avons mergé au sein d'un même composant, pour la première fois, deux effets non-linéaires, l'un optique-optique pour la génération de paires de photons intriqués, et l'autre électro-optique pour le routage contrôlablé des photons. Une expérience d'interférence à deux photons entre un photon émis par la puce et un photon issu d'une source externe nous a permis de valider notre approche en obtenant une visibilité de 79% en accord avec les prédictions théoriques. Cette puce peut devenir un élément clé de la communication quantique car il permet d'accroître les distances de communication par un facteur 1.8.

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Alibart, Olivier. "Source de photons uniques annoncés à 1550 nm en optique guidée pour les communications quantiques." Nice, 2004. http://www.theses.fr/2004NICE4108.

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Abstract:

Les communications quantiques (QC) longues distances sont tributaires de l'existence de sources efficaces de photons uniques dont la longueur d’onde doit être adaptée aux communications dans les fibres optiques (1550nm). Ce manuscrit présente l'étude et la réalisation expérimentale d’une source de photons uniques annoncés, basée sur l’utilisation de paires de photons issues d’un guide d'onde intégré sur un substrat de niobate de lithium polarisé périodiquement (PPLN). Le principe repose sur la séparation des photons d’une paire et la détection de l’un sert à annoncer la présence de l’autre. Aussi, ce guide d’onde nous permet de venir récolter les paires de photons simplement à l’aide d’une fibre optique monomode, gage de compacité et stabilité de la source. L’intervalle de temps entre deux paires successives n’étant pas définit, cette source présente un fonctionnement dit « asynchrone ». Afin de caractériser les performances de ce type de source, nous proposons deux méthodes expérimentales originales. La première repose sur un modèle d’analyse des statistiques des détections dans un montage de type « Hanburry Brown & Twiss » pour remonter aux probabilités d’avoir 0, 1 ou 2 photons, tandis que la seconde est une « version asynchrone » du montage original de « Hanburry Brown & Twiss » pour tracer la fonction de corrélation croisée du second-ordre. Les performances de cette première source de photons uniques aux longueurs d'ondes télécom se situent parmi les meilleures au monde avec une probabilité d’avoir un photon unique à 1550nm de 0,37 accompagnée d’une réduction des événements à deux photons d’un facteur 12 par rapport à une source poissonnienne équivalente Long distance quantum communication relies on efficient single photon sources, whose wavelength has to be centered on 1550nm. This thesis reports the realization of a heralded single photon source (HSPS) based on a periodically poled lithium niobate (PPLN) waveguide. The HSPS relies on photon pairs generated by spontaneous parametric down-conversion in a Periodically Poled Lithium Niobate (PPLN) optical waveguide and the idea is to use one of the photons to herald the arrival of the second one. Taking advantage of the guided structure, the photon pairs are collected by a single mode telecom fiber attached to the output of the waveguide. This demonstrates the potential of waveguide technologies for building efficient, stable, and compact sources. The creation time of two successive photons pairs is unknown and the single photons at 1550nm are isolated from others, thanks to the gated detection. Essentially, this is a quantum equivalent of the classical “asynchronous transfer mode”. We point out two means to characterize the efficiency of this type of source. We first investigate an analysis model that allows us to infer the probability of having 0, 1 or 2 photons from the detection on a “Hanbury-Brown & Twiss” type setup, while we build an asynchronous equivalent to the “Hanbury-Brown & Twiss” setup in order to measure the second-order cross-correlation function. This work has lead to the demonstration of having a single photon at with a probability of 0. 37, whereas the multi-photon emission probability is reduced by a factor of 12 compared to weak laser poissonian light sources at equal P1

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Munsch, Mathieu. "Étude du régime de Purcell pour une boîte quantique unique dans une microcavité semiconductrice : vers une non-linéarité optique géante." Phd thesis, Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10313.

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Abstract:

L'électrodynamique quantique en cavité (EDQC) étudie l'interaction matière rayonnement à son niveau le plus fondamental, ie lorque la matière est bien décrite par un système à deux niveaux, et la lumière par un mode unique du champ électromagnétique. Les premiers eets d'EDQC ont été observés dans le début des années 80 pour des systèmes de physique atomique. Avec le développement des techniques de micro et nano-fabrication, l'eet Purcell, puis le couplage fort, ont également pu être observés pour des atomes articiels couplés à des cavités semiconductrices. Ces systèmes présentent les avantages d'être potentiellement intégrables sur un circuit et réalisables à grande échelle. Dans ce contexte, les boîtes quantiques semiconductrices (BQ) sont des candidats particulièrement prometteurs. Cependant, à cause de la présence d'une matrice environnante, source intrinsèque de décohérence, ces systèmes s'écartent du paradigme de la physique atomique. Dans le cas des BQs en particulier, ce couplage peut être important et modier les observations de manière singulière. On se propose ici d'étudier la mesure du facteur de Purcell, qui est un des facteurs de mé- rite de l'EDQC, pour une BQ dans une cavité de type micropilier. Diérentes approches seront présentées et comparées entre elles, qui tiennent compte de la spécicité des BQ, et montrent que l'utilisation d'un modèle plus n est nécessaire pour interpréter les résultats obtenus. En- n, le dernier chapitre est consacré à une application intéressante de ce type de système, qui consiste à utiliser la saturation de la boîte quantique pour réaliser une non-linéarité optique à l'échelle du photon unique Cavity Quantum Electrodynamics (CQED) studies the light-matter interaction at the most fundamental level, ie when matter is well described by a two-level system and when light can be reduced to a single mode of the electromagnetic eld. The rst eects of CQED have been demonstrated in the 80ies in the eld of atomic physics. Thanks to impressive progress in micro and nanoscale fabrication techniques, Purcell eect and strong coupling could be reached for articial atoms coupled to semiconducting cavities during the past decade. Those systems are interesting for their high scalability and their potential for on-chip realisation. Within this context, semiconducting quantum dots (QD) are very promising candidates. However, due to the solid surrounding matrix, which is a source of decoherence, those systems diverge from the paradigm of atomic physics. For QDs in particular, this coupling can be important and thus highly modies the results. We propose here to study the measurement of the Purcell factor, which is an important factor of merit for CQED, in the case of a QD embedded in a micropillar type cavity. Several approaches are presented, which are compared to one-another, and which take into account the specicities of QDs. We show that the use of a more precise model is necessary to interpret the obtained results. The last chapter is devoted to an interesting application for this type of systems which consists in using the saturation of the quantum dot to implement a optical non-linearity at the single photon level

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Nguyen, Hoai Anh. "Non-linéarité optique géante à deux modes à partir d'une boîte quantique semi-conductrice dans un fil photonique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY036/document.

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Abstract:

Contrôler la lumière avec de la lumière au niveau du photon unique est un objectif fondamental dans le domaine de l'information quantique, ou de l'ordinateur optique à très basse puissance. Un émetteur quantique constitué d'un unique système à deux niveaux est un milieu très non-linéaire, pour lequel l'interaction avec un photon peut modifier la transmission d'un photon suivant. Dans ce scenario, le défi pour obtenir une telle non-linéarité géante est d'optimiser l'interaction lumière matière. Une solution à ce défi est d’insérer l'émetteur quantique dans une structure photonique. Ce système est appelé « atome uni-dimensionnel » : la collection de la lumière, tout comme la probabilité d'absorber un photon se propageant dans la structure est maximum.Dans ce travail, nous avons utilisé ce type de système pour réaliser une non-linéarité géante à deux modes, dans laquelle la réflexion d'un des modes est contrôlée par un autre mode au niveau du photon unique. Le système est constitué d'une boite quantique semi-conductrice InAs/GaAs, qui peut être considéré comme un atome artificiel, insérée dans un fil photonique en GaAs opérant comme un guide d'onde. Le fil photonique définit un mode spatial unique autour de l'émetteur et offre une interaction lumière-matière avec une efficacité quasi-idéale. De plus, ce fil photonique présente cette propriété sur une large bande spectrale. Grâce à ces deux propriétés, nous avons démontré expérimentalement une non-linéarité géante à un mode et à deux modes à un niveau de quelques dizaines de photons par durée de vie de l'émetteur. Cela permet de réaliser un interrupteur tout optique intégré, à très faible seuil Controlling light by light at the single photon level is a fundamental quest in the field of quantum computing, quantum information science and classical ultra-low power optical computing. A quantum light emitter made of a single two-level system is a highly non-linear medium, where the interaction of one photon with the medium can modify the transmission of another incoming photon. In this scenario, the most challenging issue to obtain a giant optical non-linearity is to optimize photon-emitter interaction. This issue can be overcome by inserting the quantum emitter inside a photonic structure. This system is known as “one-dimensional atom”: the light collection efficiency as well as the probability for an emitter to absorb a photon fed into the structure is maximum. In this study, we aim at using such kind of system to experimentally realize a two-mode giant non-linearity, in which the reflection of one light mode is controlled by another light mode at the single-photon level. The system consists of a semiconductor InAs/GaAs quantum dot, which can be considered as an artificial atom, embedded inside a GaAs photonic wire, which is an optical waveguide. The photonic wire defines a single spatial mode around the emitter and offers a close to unity light-emitter interaction efficiency. In addition, the photonic wire also possesses a spectrally broadband operation range. Thanks to these two excellent features of the system, we experimentally demonstrate in this thesis a single-mode and a two-mode giant non-linearity obtained at the level of just a few tens of photons per emitter lifetime. This realizes an integrated ultra-low power all-optical switch

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Amzallag, Emilie. "Approche quantique des défauts ponctuels dans les systèmes cristallins : identification et influence sur les propriétés d’optique non linéaire." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3030.

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Abstract:

Les recherches actuelles sur les matériaux réels nécessitent une analyse approfondie de leurs propriétés à l’échelle atomique du fait de la présence de défauts (ponctuels, linéaires, de surface ou de volume). Pour l’identification et la caractérisation de ces défauts, la difficulté de la modélisation réside dans la taille du système et la rupture de périodicité occasionnée par la présence du défaut. Au cours de ce travail, deux thèmes principaux ont été abordés à partir d’approches monodéterminantales de type DFT. Le premier concerne la modélisation de différents défauts ponctuels dans le disulfure de titane (TiS2) pour aider à l’interprétation d’images obtenues en microscopie à effet tunnel (STM). Le second est relatif à l’étude théorique des propriétés optiques des systèmes cristallins contenant des défauts en réponse à un champ électrique externe. Dans le cas de TiS2, l’identification de différents défauts ponctuels à la surface de ce composé est basée sur la théorie de Tersoff et Hamman. Les défauts que nous avons envisagés, conformément aux études expérimentales, sont associés à la migration d’un atome de titane vers un site vacant du réseau hexagonal compact des atomes de soufre avec en parallèle la formation d’un défaut lacunaire. En complément de ces travaux, nous avons essayé de simuler le champ local crée par la pointe sur la surface. Concernant les propriétés optiques, il s’agit d’évaluer la capacité de nos méthodes à bien reproduire la réponse optique au premier ordre des systèmes périodiques. Nous avons réalisé une étude sur la fonction de perte d'énergie qui nous a permis de confronter les résultats théoriques aux spectres expérimentaux, tout en essayant d’identifier les transitions électroniques détectées. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’influence de défauts de substitution sur les propriétés d’optique non linéaires de la silice à partir de la -cristobalite considérée comme un système modèle Current researches on real material require a thorough analysis of their properties on an atomic scale because of the presence of defects (point defect, linear, of surface or volume). For the identification and the characterization of these defects, the difficulty of modeling lies in the system size and the rupture of periodicity due to the presence of the defect. During this work, two main themes were approached starting from DFT monodéterminantal approaches. The first one deals with the modelling of different point defects in titanium disulphide (TiS2) to help the interpretation of scanning tunneling microscopy images (STM). The second one is relating to the theoretical study of optical properties of crystalline systems with defects in sesponse to an external electric field. In TiS2 case, identification of various surface defects of this compound is based on the Tersoff and Hamman theory. The defects which we considered, according to experimental studies, are associated with the migration of a titanium atom towards a vacant site of the compact hexagonal structure of sulphur atoms with in parallel the formation of a vacancy. In complement of this work, we tried to simulate the local field created by the tip on the surface. Concerning the optical properties, it is a question of assessing the capacity of our methods to reproduce properly the linear optical response of periodic systems. We made a study on the energy loss function which enabled us to confront the theoretical results with experimental spectra, while trying to identify the detected electronic transitions. Finally, we studied the influence of substitutional defects on the nonlinear optic properties of silica starting from the -cristobalite which is considered as a model system

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Clemmen, Stéphane. "Optique quantique dans des structures guidantes en silicium: caractérisation non linéaire, génération et manipulation de paires de photons." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2010. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210083.

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Abstract:

Cette thèse explore certaines possibilités qu'offre l’optique intégrée en silicium pour des applications en ingénierie quantique. Un premier chapitre établi la théorie de la propagation non linéaire scalaire du champ électrique dans des guides d’onde en silicium.La génération de paires dans de tels guides est également présentée.Le second chapitre reprend un travail expérimental de caractérisation des propriétés non linéaires des guides utilisés. Le résultat original principal de ce travail est un montage de caractérisation non linéaire par la méthode D-scan en régime picoseconde. Le cœur du travail est présenté dans le troisième chapitre, il s'agit de la mise en évidence, la caractérisation et de l'étude approfondie de la génération de paires de photons au sein de guides d’ondes.Le dernier chapitre est consacré à l'intégration proprement dite de la source de paires de photons au sein d’un circuit quantique afin de réaliser la majeure partie d’un expérience clé d’optique quantique sur une puce en silicium. Nous présentons deux sources de paires de photons prêtes pour l'intégration avec un circuit optique (paires en cavité et filtration spectrale).Nous présentons ensuite la préparation d'expériences intégrées préliminaires. En particulier, nous montrons l'enchevêtrement en chemin produit dans une structure intégrée. Nous réalisons également l'expérience de Hong-Ou-Mandel. Doctorat en Sciences info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Roux, Jean-François. "Contribution à l'étude du coupleur a réseau non linéaire : génération de second harmonique dans des guides d'ondes organiques." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0023.

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Abstract:

Ce travail porte sur le doublement de frequences optiques dans des guides d'ondes deposes sur des reseaux de diffraction. Le guide planaire est constitue d'un film mince de polymere non-lineaire et le reseau de diffraction permet simultanement le couplage du faisceau laser de pompe dans le guide et le decouplage du rayonnement genere a la frequence double. Nous rappelons tout d'abord les principes de l'optique non-lineaire dans des structures guidantes ainsi que les notions fondamentales de la diffraction lineaire par un reseau de couplage. Ensuite, les phenomenes de diffraction non lineaires sont modelises a l'aide de deux methodes. La premiere est basee sur le formalisme des modes couples, elle nous permet de recenser les differentes possibilites de renforcement de la generation de second harmonique, parmi lesquelles l'accord de phase assiste par le reseau de diffraction. La seconde est une approche phenomenologique qui permet de mieux comprendre l'influence des parametres optogeometriques du dispositif sur le processus de doublement de frequence. En utilisant des dispositifs a interface metallique, nous retrouvons experimentalement les previsions theoriques. Notamment, nous avons mis en evidence l'effet de l'accord de phase obtenu par dispersion modale en presence de pertes de propagation, ainsi que l'influence des harmoniques spatiaux des modes guides sur le renforcement du champ genere. A l'aide d'un dispositif entierement dielectrique, nous avons observe, pour la premiere fois, un accord de phase assiste par le reseau entre deux modes guides fondamentaux se propageant dans des directions opposees

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Carton, Michel. "Réalisation et étude d'un commutateur optoélectronique ultrarapide basé sur l'excitation d'un mode dans un guide d'onde non linéaire couplé par réseau." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112230.

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Abstract:

Cette thèse présente l’étude et la réalisation d’un commutateur optoélectronique à seuil de puissance qui permet d'obtenir sous l'effet d'un faisceau lumineux impulsionnel des commutations électriques plus franches et mieux définies dans le temps qu'avec un commutateur optoélectronique classique. Le fonctionnement de ce dispositif est basé sur l’excitation optique (à 1. 064 micron) en régime non linéaire, à l'aide d'un réseau, d'un mode guidé dans un film de silicium épitaxié sur un substrat de saphir. On décrit le principe de fonctionnement des commutateurs optoélectroniques classiques et les avantages du présent commutateur. On présente les propriétés du silicium sur saphir, notamment les origines de non-linéarité optique de ce matériau. On fait une étude théorique des guides d'ondes optiques plans présentant une faible absorption et des guides pour lesquels le couplage est réalisé par un prisme ou un réseau. Cette étude permet de définir les conditions d'excitation d'un mode guidé. On décrit la réalisation du commutateur que l'on cherche à mettre au point : gravure d'un réseau diffraction de pas submicronique (0,33 micron) à la surface du silicium, traitement pour augmenter la durée de vie des porteurs, dépôt des électrodes, mais aussi les étapes de contrôle : mesures de l’épaisseur des couches minces par ellipsométrie, mesures de durée de vie des porteurs libres dans les échantillons, observation au microscope électronique des profils des réseaux. L'étude expérimentale du commutateur a été réalisée sur le mode guidé TEo. En régime linéaire, on détermine les caractéristiques électriques et optiques du dispositif ; l’étude est ensuite poursuivie en régime non-linéaire avec des impulsions lumineuses de 20 ns de durée, issues d'un laser déclenché Nd : YAG, qui ont permis de produire des commutations montante et descendante sur le signal électrique. Ces commutations montrent la possibilité de mieux définir le front montant électrique issu d’un commutateur optoélectronique This thesis presents a theoretical study and the realization of an original optoelectronic switch allowing steeper electrical switching than those obtained with a classical deviee. The electrical switching takes advantage of the optical excitation (at 1. 064 μm) of a guided mode in a thin semiconductor film used as a nonlinear waveguide. This guide is made of an epitaxial silicon layer grown on a sapphire substrate, coupling occuring owing to a diffraction grating. Classical optoelectronic deviees are described and the main properties of silicon on sapphire are presented and more particularly the origins of the optical non linearity. A theoretical study of optical guided modes is made in the case of low damping or coupling with a prism or diffraction grating. The realization of the device is described : etching a diffraction grating with 0. 33 > μm groove spacing, on silicon perfecting a process to increase the silicon carrier lifetime, microstrip electrode deposition, and also checking steps like : ellipsometric measurements of thin film thickness, measurements of free carrier lifetime, observations with SEM of grating profiles. A linear study of this deviee has been performed on the TE polarization to determine the electric and optical characteristics of the device. To carry out the nonlinear study, 20 ns duration light pulses from a Q-switched Nd:YAG laser have been used. Observation on the electrical signal of a switching-up front demonstrates the capabilities of the studied optoelectronic switch to work as threshold switch

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Abed, Issam. "Modélisation et optimisation d'un récupérateur d'énergie vibratoire électromagnétique non-linéaire multimodale." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2003/document.

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Abstract:

Afin d’accomplir les promesses des récupérateurs d’énergie vibratoire (VEHs) qui s’imposent comme unealternative majeure pour garantir l’autonomie des capteurs pour la surveillance, leurs performances en termes debande passante et puissance récupérable doivent être améliorées. Dans cette thèse, à la différence des VEHs classiqueslinéaires et multimodales ou non-linéaires et mono-fréquence, on propose une approche de récupérationd’énergie basée sur des réseaux d’aimants couplés en lévitation ou élastiquement guidés combinant les avantagesdes non-linéarités et des interactions modales. Une étude bibliographique sur les récupérateurs d’énergie vibratoireest effectuée. En particulier, les inconvénients des récupérateurs linéaires et les techniques de réglage de fréquencesont présentées. De plus, les méthodes non-linéaires sont présentées pour définir une procédure de résolution permettantl’étude de la dynamique des récupérateurs non-linéaires. Les équations du mouvement qui contiennentla non-linéarité magnétique, la non-linéarité géométrique et l’amortissement électromagnétique sont résolus enutilisant la méthode de la balance harmonique couplée avec la méthode asymptotique numérique. Une méthodologied’optimisation multi-objectif basée sur l’algorithme Non Sorting Genetic Algorithm est appliquée afin decalculer les solutions optimales pour maximiser les performances du récupérateur d’énergie. Grâce au couplagenon-linéaire et aux interactions modales, pour le cas des trois aimants couplés, l’approche proposée permet la récupérationde l’énergie vibratoire dans la gamme fréquentielle 4;6 - 14;5 Hz, avec une bande passante d’environ190 % et une puissance normalisée de 20,2 mWcm-3g-2 In order to accomplish the promises of vibration energy harvesters (VEHs) as a major alternative to powersensors, their performances in terms of frequency bandwidth and harvested power have to be improved. In thisthesis, unlike classical VEHs either linear and multimodal or nonlinear and mono-frequency, we propose a vibrationenergy harvesting approach based on arrays of coupled levitated or elastically guided magnets combining thebenefits of nonlinearities and modal interactions.A review of VEHs is carried out. Particularly, the design issues of linear harvesters are addressed and frequencytuning techniques are presented. A review of nonlinear methods is also presented in order to define a solving procedureenabling the investigation of the dynamics of nonlinear VEHs. The equations of motion which include themagnetic nonlinearity, the geometric nonlinearity and the electromagnetic damping are solved using the harmonicbalance method coupled with the asymptotic numerical method. A multi-objective optimization procedure isintroduced and performed using a non-dominated sorting genetic algorithm for the cases of small magnet arraysin order to select the optimal solutions in term of performances by bringing the eigenmodes close to each other interms of frequencies and amplitudes. Thanks to the nonlinear coupling and the modal interactions even for onlythree coupled magnets, the proposed method enable harvesting the vibration energy in the operating frequencyrange of 4.6–14.5 Hz, with a bandwidth of 190 % and a normalized power of 20:2mWcm-3g-2

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Ferreyrol, Franck. "Manipulation de champs quantiques mésoscopiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585534.

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L'objectif de cette thèse concerne la manipulation à l'échelle quantique du champ électromagnétique dans le cadre de l'information quantique à variables continues. Pour ce faire nous mélangeons les outils de l'optique quantique à variables discrètes, où la lumière est décrite en termes de photons, avec l'approche continue, traitant des quadratures du champ. Cette technique permet de produire des états non-classiques décrits par des fonctions de Wigner prenant des valeurs négatives. Nous avons pu générer des états intriqués à partir d'impulsions lumineuses initialement indépendantes et pouvant être séparées par une longue distance, l'intrication s'effectuant au travers d'un canal acceptant de fortes pertes. Nous avons ensuite démontré et caractérisé expérimentalement un protocole non-déterministe permettant d'amplifier de faibles signaux sans en amplifier le bruit quantique, augmentant ainsi le rapport signal sur bruit. Puis nous avons mis en œuvre et comparé expérimentalement différentes mesures de non-gaussianité d'un état quantique : ce caractère propre à une description continue de la lumière est d'un intérêt capital pour l'information quantique. Enfin nous avons développé et testé deux améliorations pour notre dispositif. La première est un amplificateur femtoseconde pour notre laser impulsionnel, qui permettra d'obtenir de meilleurs états de départ pour nos expériences. La deuxième est un appareil capable de discriminer le nombre de photon, donnant ainsi des résultats plus précis que ceux des détecteurs dont nous disposons actuellement qui sont uniquement capable de détecter la présence de photons.

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Assemat, Elie. "Sur le rôle des singularités hamiltoniennes dans les systèmes contrôlés : applications en mécanique quantique et en optique non-linéaire." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00804765.

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Abstract:

Cette thèse possède un double objectif : le premier est l'amélioration des techniques de contrôle en mécanique quantique, et plus particulièrement en RMN, grâce aux techniques du contrôle optimal géométrique. Le second consiste à étudier l'influence des singularités hamiltoniennes dans les systèmes physiques contrôlés. Le chapitre traitant du contrôle optimal étudie trois problèmes classiques en RMN : l'inversion simultanée de deux spins, l'inclusion des termes non-linéaires dans le modèle et la méthode du point fixe. Ensuite, nous appliquons le PMP au problème de transfert de population dans un système quantique à trois niveaux pour retrouver le processus STIRAP. Les deux chapitres suivants étudient les singularités hamiltoniennes. Nous montrons comment l'étude des singularités hamiltoniennes permet de contrôler la polarisation dans différentes fibres optiques. Ensuite, nous montrons l'existence d'une monodromie hamiltonienne généralisée dans le spectre vibrationnel de la molécule HOCl. Enfin, nous donnons une méthode de mesure de la monodromie hamiltonienne dynamique dans deux systèmes classiques en optique non-linéaire : le modèle de Bragg et le mélange à trois ondes.

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Assemat, Élie. "Sur le rôle des singularités hamiltonniennes dans les systèmes contrôlés : applications en mécanique quantique et en optique non linéaire." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833905.

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Abstract:

Cette thèse possède un double objectif : le premier est l'amélioration des techniques de contrôle en mécanique quantique, et plus particulièrement en RMN, grâce aux techniques du contrôle optimal géométrique. Le second consiste à étudier l'influence des singularités hamiltoniennes dans les systèmes physiques contrôlés. Le chapitre traitant du contrôle optimal étudie trois problèmes classiques en RMN : l'inversion simultanée de deux spins, l'inclusion des termes non-linéaires dans le modèle et la méthode du point fixe. Ensuite, nous appliquons le PMP au problème de transfert de population dans un système quantique à trois niveaux pour retrouver le processus STIRAP. Les deux chapitres suivants étudient les singularités hamiltoniennes. Nous montrons comment l'étude des singularités hamiltoniennes permet de contrôler la polarisation dans différentes fibres optiques. Ensuite, nous montrons l'existence d'une monodromie hamiltonienne généralisée dans le spectre vibrationnel de la molécule HOCl. Enfin, nous donnons une méthode de mesure de la monodromie hamiltonienne dynamique dans deux systèmes classiques en optique non-linéaire : le modèle de Bragg et le mélange à trois ondes

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Hatifi, Mohamed. "Beyond pilot wave dynamics : non-linearity and non-equilibrium in quantum mechanics." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDM0006.

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La mécanique quantique a modifié notre façon d'interpréter ce que jadis l'on appelait communément "réalité physique". A titre d'exemple, selon l'interprétation standard de la mécanique quantique (dite interprétation probabiliste de Copenhague) les propriétés d’un objet quantique n'ont pas de réalité physique, du moins, pas avant que l’observateur ne les mesure. De plus, tout semble se passer comme s'il y avait un indéterminisme intrinsèque à la dynamique quantique qui ne permettrait pas de prédire avec certitude le résultat d'une mesure. Dès lors, plusieurs interprétations physiques et philosophiques ont vu naissance afin de décrire (notre connaissance de) cette réalité.C'est au cours de la conférence de Solvay en 1927 que Louis de Broglie, un opposant à l'interprétation probabiliste, proposa une solution alternative qui permettait d'une part de restaurer le déterminisme (ainsi que le réalisme) et d'autre part de remettre au premier plan la notion de trajectoire. Par la suite cette théorie fut redécouverte et complétée par David Bohm pour donner naissance à la théorie connue aujourd'hui sous l'appellation de théorie de l'onde pilote. John Bell a dit à propos de cette interprétation : " En 1952, l'impossible a été rendu possible. C'était dans l'article de David Bohm. Bohm a montré explicitement comment une description indéterministe pouvait être transformée en théorie déterministe."Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse s'inscrivent dans la continuité de la vision de de Broglie et consistent en deux parties, chacune d'elles ayant pour but de répondre à une problématique particulière. Dans la première, on considère deux formalismes du type onde pilote, une version déterministe (dynamique de de Broglie-Bohm chapitre 2) ainsi qu'une de ses extensions stochastiques (dynamique de Bohm-Hiley-Nelson chapitre 3). On s'attardera notamment sur l’émergence de la probabilité quantique à partir de ces dynamiques dans l’approche dite du "Quantum Non-Equilibrium". Cette approche permet entre autres de s'affranchir du statut axiomatique de la distribution de probabilité mais aussi de la justifier par des arguments similaires à ceux que l'on retrouve en mécanique statistique. Parmi ces arguments on retrouvera à titre d’exemple la notion d’ergodicité, de chaos, de mixing ainsi que d’autres propriétés qui feront l’objet d’une étude approfondie (chapitre 4). En particulier, l’émergence de l’équilibre s'accompagne d'un processus de relaxation que nous allons caractériser dans chacune de ces dynamiques (dans le chapitre 3 nous dériverons un théorème H qui décrit quantitativement ce processus dans le cas stochastique). Par ailleurs, nous nous efforcerons, dans une approche phénoménologique, d’appliquer ces théories quantiques d'onde pilote à la dynamique macroscopique des gouttes d'huile rebondissantes dans un bain (chapitre 5).La deuxième problématique quant à elle, repose sur une hypothétique généralisation non-linéaire de la mécanique quantique. En particulier, nous considérerons l'équation de Schrodinger Newton comme une première proposition a cette généralisation. Cette équation non-linéaire découle d’une approximation semi-classique de la gravité et a été entre autres proposée par Roger Penrose pour expliquer le collapse de la fonction d’onde. Nous montrerons dans un premier temps comment le programme de la double solution de Louis de Broglie se développe dans ce contexte (chapitre 6). Par la suite nous verrons comment tester cette généralisation non-linéaire par deux propositions expérimentales (chapitre 7). En particulier, l’une de ces propositions nous conduira à étudier des effets de décohérence lors du refroidissement laser (Doppler cooling, chapitre 8). Pour cela on utilisera le modèle de Ghirardi–Rimini–Weber (GRW) comme modèle de décohérence. Ce qui nous permettra par la suite de généraliser les résultats obtenus auparavant par GRW dans leur modèle The quantum theory has modified the way we interpret what in the past was commonly called "physical reality". As an example, according to the standard interpretation of quantum mechanics (the so-called probabilistic interpretation of Copenhagen), the properties of a quantum object have no physical reality, at least not before the observer measures them. Moreover, everything seems to happen as if there was an intrinsic indeterminism in the quantum dynamics that forbids to predict with certainty the result of a measurement. From then, several physical and philosophical interpretations were born to describe (our knowledge of) this reality.It is in 1927, during the Solvay conference, that Louis de Broglie, an opponent of the probabilistic interpretation, proposed an alternative solution to that problem. He proposed on the one hand to restore determinism (as well as realism) and on the other hand to bring back the notion of trajectory to the foreground. Subsequently this theory was rediscovered and supplemented by David Bohm to give birth to the theory known today as pilot wave theory. John Bell said about this interpretation: " In 1952, I saw the impossible done. It was in papers by David Bohm. Bohm showed explicitly how .... the indeterministic description could be transformed into a deterministic one."The works carried out in this manuscript are in continuity with de Broglie’s view and can be summed up in two main parts, each of them having the aim of answering a particular problem. In the first part, we consider two versions of the pilot wave theory: a deterministic version (de Broglie-Bohm dynamics in chapter 2) as well as one of its stochastic extensions (Bohm-Hiley-Nelson dynamics in chapter 3). In the framework of what is called the "Quantum non-equilibrium" approach we shall see how the quantum probability emerges from those dynamics. This approach makes it possible to get rid of the axiomatic status of the probability distribution but also to justify it by arguments similar to those found in statistical mechanics. Among these arguments we shall for instance find ergodicity, chaos, mixing and other properties that will be studied in depth (chapter 4). In particular, the emergence of the quantum probability is accompanied by a relaxation process that will be characterized for both dynamics (in chapter 3 we derive a strong H-theorem for the stochastic dynamics which quantitatively describes how this process occurs). In addition, we will try in a phenomenological approach to apply these quantum pilot wave theories to the macroscopic dynamics of bouncing oil droplets (chapter 5).The second problem is linked to a hypothetical nonlinear generalization of the quantum theory. In particular, we considered the Schrodinger Newton equation as a first proposal to this generalization. In a nutshell, this non-linear equation derives from a semi-classical approximation of gravity and has been proposed by Roger Penrose among others to explain the collapse of the wave function. We shall first show how it is related to the double solution program of Louis de Broglie (chapter 6). Subsequently we will see how to test this nonlinear generalization by considering two experimental proposals (chapter 7). In particular, one of these proposals will lead us to study the interplay between decoherence and Doppler cooling (chapter 8). To do this we shall use the model of Ghirardi-Rimini and Weber (GRW) as a decoherence model, which will allow us to generalize their original results

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Madéo, Julien. "Spectroscopie dans le domaine temporel et non-linéarités optiques résonantes des lasers à cascade quantique térahertz." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00661325.

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La gamme térahertz est une région du spectre électromagnétique située à l'interface entre les techniques optiques et électroniques de génération et de détection d'un rayonnement. Elle est qualifiée de "fossé" technologique THz en raison du manque de dispositifs alors que les applications potentielles concernant cette gamme sont vastes. Cette thèse comporte trois axes de recherches articulés autour d'une source THz prometteuse : les lasers à cascade quantique (LCQ). Ces hétérostructures de semiconducteurs sont des lasers unipolaires dont l'émission repose sur la relaxation d'électrons entre des états con nés de la bande de conduction (transitions intersousbandes). Tout d'abord, un système de spectroscopie THz dans le domaine temporel, adapté à l'étude du spectre du gain des LCQ THz, a été développé et optimisé. Des sources d'impulsions THz (antennes photoconductrices) ont été réalisées pour ce système permettant d'accéder à une large bande spectrale. Puis, ce système a été employé pour accéder au spectre du gain de LCQ THz, un paramètre clé, et en particulier appliqué à l'étude de LCQ hétérogènes (i.e. comprenant plus d'une région active permettant une émission large bande). Ces études ont permis de déterminer les facteurs limitant et d'améliorer leurs dessins, conduisant à un gain large et une émission laser à deux fréquences simultanément. En n, les propriétés non-linéaires résonantes de LCQ THz ont été étudiées. Une exaltation de la susceptibilité nonlin éaire a été démontrée en accordant un faisceau proche-IR avec des transitions interbandes du LCQ. En combinant cela à la grande puissance THz intracavité des LCQ, la conversion de l'émission THz du LCQ sur une porteuse optique proche-IR est montrée avec des e cacités élevées (0.12 %).

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Dissertations / Theses on the topic 'Réseau quantique non linéaire'

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