Dissertations / Theses on the topic 'Diffusion non linéaire des ondes'
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Lombard, Olivier. "Diffusion multiple et non linéaire des ondes acoustiques dans les milieux bulleux." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC144/document.
Abstract:
Diffusion multiple et non linéarité sont deux phénomènes antagonistes en acoustique, ilest ainsi rare d’observer un couplage de ces deux effets. En acoustique, les effets non linéaires sontimportants souvent lorsqu’ils sont cumulatifs, or la diffusion multiple modifie la relation de dispersiondu milieu et empêche ainsi ce caractère cumulatif. Les bulles sont connues pour avoir un comportementnon linéaire. Elles sont aussi de très bons diffuseurs avec une section efficace de diffusion qui est trèsgrande devant leur section efficace géométrique notamment à leur fréquence de résonance. Les milieuxbulleux semblent ainsi de bons candidats pour observer de la diffusion multiple en régime non linéaire.Trois régimes sont observables dans un milieu bulleux : un régime basse fréquence auquel les effetsnon linéaires sont importants et cumulatifs mais sans diffusion multiple, un régime à la fréquence derésonance des bulles auquel les effets non linéaires ne sont pas cumulatifs mais restent quand mêmeélevés tout comme la diffusion bien qu’atténuée par l’absorption du milieu, et enfin un régime hautefréquence pour lequel les effets de diffusion multiple sont importants mais les effets non linéaires sontabsents. Les travaux décrits dans cette thèse ont porté sur la modélisation et l’expérimentation desrégimes à la fréquence de résonance et à haute fréquence. A haute fréquence, l’observation d’une codadans les milieux bulleux est modélisée par une équation de diffusion. A la fréquence de résonance, lamodélisation, validée par les expériences, conduit ensuite à des applications qui sont : le doubleur defréquence, la diode acoustique et le miroir à conjugaison de phaseMultiple scattering and non linear effects are antagonists so it is not commun to observea coupling of those two effects. In acoustics, non linear effects are important when they are cumulative,therefore dispersion relation is modified by multiple scattering and non linear effects cannotbe cumulative. Bubbles are known to have a non linear behavior and also to be good scatterers witha scattering cross section higher than the geometric cross section at resonance frequency. Therefore,bubbly media seem to be good to observe multiple scattering in non linear regime. A bubbly-mediumhas three different regimes. At low frequency, non linear effects are important and cumulative butthere is no multiple scattering effects. At bubbles resonance frequency, non linear behavior and alsomultiple scattering effects are important but the non linear effects cannot be cumulative. At high frequency,multiple scattering effects are important but without no non linear effects. The experimentsin this thesis show, on the one hand, a high frequency wave propagating in a bubbly-medium andon the other hand, the resonance frequency wave propagation. At high frequency, a coda is observedin experiment and modeled by a diffusion equation. At resonance frequency, the model, confirmed bythe experiments, leads us to some applications : acoustic frequency doubler, acoustic diode and phaseconjugation mirror
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Laurent, Jérôme. "Étude d'un matériau granulaire sec par ondes ultrasonores : effet non linéaire, atténuation et diffusion." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00657286.
Abstract:
Cette thèse expérimentale porte sur les ondes ultrasonores se propageant dans un milieu granulaire sec, sous contrainte. Dans une première partie, on s'intéresse à la propagation des ondes cohérentes de grande longueur d'onde. La mesure des vitesses de ces ondes en fonction de la contrainte et de la fréquence, montre que les propriétés élastiques du milieu résultent du contact de type Hertz-Mindlin, et que le milieu est non dispersif. La mesure d'atténuation indique un mécanisme dominant du type diffraction de Rayleigh. La propagation d'une onde de Biot à travers l'air dans un empilement sous gravité a été aussi mise en évidence. Dans une seconde partie, on s'est intéressé à la diffusion multiple d'onde acoustique. Nous avons déduit le coefficient de diffusion et le temps inélastique d'absorption en fonction de la contrainte et de la fréquence d'excitation. Le libre parcours moyen de transport a été déterminé en fonction du rapport de la longueur d'onde sur la taille de grains, montrant deux régimes distincts à basse et à haute fréquence. La dernière partie, porte sur le comportement non linéaire hystérétique d'un milieu granulaire, par méthode de résonance. Les modes fondamentaux d'ondes cohérentes ont été étudiés en fonction de l'amplitude d'excitation et de la contrainte de confinement. Un ramollissement élastique de 10%, pour l'onde longitudinale, et de 20%, pour l'onde transversale, sont observés, en bon accord avec un modèle de milieu effectif basé sur la théorie de Mindlin. Les effets d'interaction irréversible son-matière ont été examinés, tels que la compaction intermittente et le processus de cicatrisation. Enfin, on observe que l'atténuation de l'onde transversale dépend conjointement de l'amplitude d'excitation et de la fréquence
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Spire, Alexandra. "Diffusion des ondes linéaires dans des milieux nonlinéaires." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20038.
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Dorkenoo, Kokou Dodzi. "Diffusion Rayleigh d'aile stimulée large bande dans le disulfure de carbone - développement d'instabilités - couplage deux ondes." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112520.
Abstract:
Le disulfure de carbone a fait objet de plusieurs types d'études en optique non linéaire, durant plusieurs décennies. C'est à ce titre qu'il est considéré comme un corps de référence dans les liquides. La forte constante Kerr de ce milieu et son seuil de diffusion peu élevé ont fait de celui-ci un milieu difficile à cerner. Ainsi, les spectres émanant de ce corps ont été interprétés de différentes manières selon les auteurs, en fonction du régime d'excitation et des intensités laser. Nous proposons dans un premier temps une étude spectrale en fonction de l'énergie (de 3. 10⁻ ¹ à 10 GW/cm²) sur le faisceau rétrodiffusé par le disulfure de carbone dans le cas où nous l'excitons avec une seule onde intense, en régime picoseconde; nous montrons le rôle de l'autofocalisation, et de l'automodulation de phase dans le développement des instabilités liées aux processus de diffusion. Dans un second temps, nous étudions la rétrodiffusion ainsi produite dans une expérience pompe-sonde. Nous montrons que la présence de la sonde modifie la direction de la rétrodiffusion, son intensité et son spectre. Les expériences sont faites en fonction des paramètres géométriques et temporels. Nous essayons enfin par la suite une étude préliminaire d'amplification sur une sonde se situant dans la large bande spectrale révélée par les études à une onde dans le disulfure de carbone.
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Joudrier, Valérie. "Etude de la diffusion optique non linéaire et de sa contribution à la limitation." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0025.
Abstract:
Les protections de systèmes d'observation dites auto-activées utilisent les propriétés optiques non linéaires de la matière pour limiter l'intensité transmise par le système, lors d'impulsions laser intenses nanosecondes. Parmi les principaux effets de l'intéraction matière-rayonnement utiles à cette limitation, se trouve une propriété encore peu utilisée dans ce domaine d'application : la diffusion optique non linéaire. La présente étude a pour objet l'élaboration et la caractérisation, a la fois expérimentale et théorique, d'un nouveau type de matériau utilisant, pour la protection, la diffusion par désadaptation d'indice. Le principe repose en effet sur un matériau constitue de deux composants (ici un milieu contenant des particules sphériques en inclusion) rendus optiquement homogènes par accord d'indice, et devenant diffusant du fait des non linéarités induites a haute énergie. Expérimentalement, après la synthèse chimique du matériau, l'étude de la limitation a proprement parler permet de montrer la diffusion non linéaire a l'origine de l'effet observe. Des expériences supplémentaires viennent ensuite compléter la caractérisation de cette diffusion. Ainsi, la mesure des lobes de diffusion définit la répartition spatiale de l'énergie diffusée. Une expérience utilisant une sphère intégrante permet l'estimation de la quantité totale d'énergie perdue par diffusion. Enfin, la dynamique des différents phénomènes mis en jeu dans le processus de diffusion non linéaire est déterminée au moyen d'une expérience pompe-sonde. Un modèle théorique simple de la propagation en régime non linéaire a été développé. Il permet de simuler l'influence sur la limitation des paramètres constituant le matériau (notamment lorsqu'elle est maximale), mais surtout d'avoir une première estimation des non-linéarités suscitées, par confrontation avec les résultats expérimentaux obtenus. D'autres vérifications théoriques indispensables viennent ensuite compléter cette évaluation, suivie par l'interprétation des lobes de diffusion et des résultats de la sphère intégrante. Dans tous les cas, ils permettent d'établir de nouvelles hypothèses sur l'origine des non-linéarités présentes, en quantifiant l'importance relative des différents phénomènes mis en jeu dans le processus de diffusion non linéaire.
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Tournat, Vincent. "Effet non linéaire d'auto-démodulation d'amplitude dans les milieux granulaires : théories et expériences." Le Mans, 2003. http://www.theses.fr/2003LEMA1003.
Abstract:
Dans ce travail, le fonctionnement de l'antenne paramétrique dans les milieux granu- laires non consolidés est étudié. L'antenne paramétrique en émission met en jeu un effet d'acoustique non linéaire qui peut s'interpréter comme une auto-démodulation d'am- plitude. Plusieurs modèles d'antenne paramétrique sont développés afin de prendre en compte les phénomènes d'absorption, de diffusion, de dispersion de vitesse, ou encore le caractère évanescent des modes acoustiques. Des expériences de propagation solidienne dans des assemblages désordonnés de billes de verre sont réalisées, et elles sont en ac- cord qualitatif avec les prédictions théoriques. Des ondes de cisaillement sont utilisées en émission pour la première fois, et permettent de générer, par auto-démodulation, des ondes longitudinales de basses fréquences. Ce phénomène de dilatance non linéaire est mis en évidence dans plusieurs configurations expérimentales et est très sensible à l'anisotropie non linéaire du réseau de chaînes de forceIn this thesis, opération of the parametrie antenne in unconsolidated granuler mate- rials is studied. The parametrie antenne, widely used in underwater acoustics, involves a nonlinear acoustie effect that can be interpreted as an amplitude self-demodulation Several models of parametrie antenna are developed to take into account absorption, scattering, or dispersion phenomena, as well as évanescent feature of the waves. Experiments in disordered packings of glass beads, in qualitative agreement with theoretical prédictions are performed. Shear waves for emission are used for the first time, and produce a low frequency demodulated longitudinal signal. This nonlinear dilatancy phenonienon is tested in different expérimental configurations and is shown to be very sensitive to the nonlinear anisotropy of the force chains network
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Binczak, Stéphane. "Etude d'un système expérimental de diffusion non linéaire : application au traitement du signal." Dijon, 1999. http://www.theses.fr/1999DIJOS003.
Abstract:
Nous étudions théoriquement et expérimentalement la dynamique des excitations non linéaires dans une ligne électrique discrète de réaction-diffusion. En premier lieu, nous établissons le lien existant entre un modèle mathématique décrivant l'axone neuronal et la ligne électrique que nous souhaitons étudier. Nous présentons alors le modèle de ligne électrique diffusive et non linéaire utilisée pour notre étude ainsi que sa mise en œuvre expérimentale. L'équation d'évolution du système est l'équation de Fitzhugh-Nagumo sans recouvrement, introduite pour décrire une partie des processus de propagation axonale. Nous étudions alors la propagation d'ondes non linéaires topologiques en montrant que la ligne électrique est constituée de cellules discrètes bistables. Nous donnons l'expression analytique du profil de l'onde et nous établissons l'unicité et l'expression de sa vitesse dans le cas limite continu. Nous étudions alors les effets de réseau en introduisant une condition critique du couplage en deça de laquelle la propagation est bloquée. Nous nous intéressons alors à l'étude des ondes stationnaires de façon théorique et expérimentale en montrant qu'il existe une famille de solutions stationnaires. Le cas de deux lignes électriques parallèles et discrètes est abordé par l'étude du phénomène de synchronisation des ondes de propagation. Les propriétés inhérentes au réseau électrique sont ensuite utilisées pour exposer des applications dans le domaine du traitement du signal et de l'image. Sont spécifiés les applications de binarisation par seuillage d'amplitude et par seuil local d'énergie, d'éléments de morphologie mathématique tels que la dilation et l'érosion d'objets, de filtrage et de détection de défauts.
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Monsaingeon, Léonard. "Modèles de diffusion non linéaire issus de la théorie de la fusion par confinement inertiel." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1499/.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude mathématique de deux modèles de réaction-diffusion qui interviennent en Fusion par Confinement Inertiel. Dans un premier chapitre, nous proposons un nouveau modèle thermodiffusif décrivant un effet de stabilisation par ablation transverse aux petites longueurs d'onde. Cette approche a été suggérée par [Clavin,Masse 2004], suite a une étude linéaire auto-consistante du modèle thermo-hydrodynamique complet [Sanz,Masse,Clavin 2006] dans laquelle une relation de dispersion heuristique a été établie. Une première étude [Clavin,Masse,Roquejoffre 2011] a permis, pour un modèle approché, d'obtenir rigoureusement une relation de dispersion très proche. Nous prouvons, dans le cadre d'une approximation d'écoulement longitudinal, qu'on retrouve bien la relation de dispersion auto-consistante. Un deuxième chapitre est consacré à l'existence de solutions d'onde pour un modèle de flamme non-linéaire en écoulement cisaillé et avec croissance linéaire à l'infini dans la direction de propagation. Nous montrons que cette solution existe pour des vitesses de propagation plus rapides qu'une certaine vitesse critique, explicitement calculée en fonction de l'écoulement prescrit. Cette solution, qui possède une interface libre, est tout à fait analogue à la solution d'onde plane de l'Equation des Milieux Poreux ; la nouveauté réside ici en la présence d'un écoulement cisaillé longitudinal. Dans un dernier chapitre nous étudions numériquement la frontière libre, pour laquelle nos simulations semblent indiquer la présence de coins. Par une étude semi-heuristique, nous donnons un scénario possible permettant d'étudier la régularité et la description géométrique de la frontière libreThis PhD thesis is devoted to the study of two reaction-diffusion models arising in Inertial Confinement Fusion. In chapter 1 we derive a new thermodiffusive model, describing a stabilization at short wave-lengths by transversal mass ablation. A self-consistent analysis [SMC06] of the full thermo-hydrodynamical model yielded a heuristic dispersion relation. It was suggested in [Masse,Clavin 2004] that the stabilization can be investigated looking at a much simpler model, namely the linear relaxation of wrinkled fronts. A first rigorous analysis was performed for an approximated model in [Clavin,Masse,Roquejoffre 2011], where a very similar dispersion relation was obtained. We prove here that, in the context of a longitudinal flow approximation, the dispersion relation obtained in our model is exactly the self-consistent one. In chapter 2, we establish an existence result for traveling wave solutions in some non-linear flame model with a shear flow and growth condition at infinity in the propagation direction. We show that this solutions exists for propagation speeds larger than some critical speed explicitly computed in terms of the flow. This solution, which has a free boundary, is very similar to the planar traveling wave existing for the Porous Media Equation. The main novelty is here the presence of a prescribed longitudinal shear flow. In the last chapter we use numerical simulations to investigate the free boundary, in which corners seem to appear. We give a semi-heuristic argument, which may allow one to study the free boundary regularity and its geometrical description
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Rougemont, Frédéric de. "Interactions non linéaires intracavité : diffusion raman stimulée et mélange à quatre ondes quasidégénérées en fréquence." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112102.
Abstract:
Diffusion Raman stimulée intra cavité: mise en vente d'un dispositif de compression temporelle d'impulsion laser nanoseconde. Taux de compression de 10. Génération d'impulsions courtes et intenses dans l'infrarouge. - mélange à 4 ondes quasi dégénérées en fréquence intra cavité: utilisation de verre dope au semi-conducteur cassé. Il est possible de décrire un semi-conducteur en interaction avec le champ électromagnétique par un ensemble de systèmes à 2 niveaux identiques. L'application de cette équivalence au calcul de la réflectivité conjuguée a permis de rendre compte des résultats expérimentaux
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Mitri, Farid-Georges. "The dynamic radiation force of ultrasound : applications for material characterization and medical imaging." Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10133.
Abstract:
L'objectif de ce travail est d'explorer les applications d'une nouvelle technique d'imagerie basée sur la force de radiation ultrasonore. Une étude théorique a été développée pour comprendre les phénomènes physiques liés à la force de radiation. Un modèle analytique a été développé qui tient en compte l'effet dynamique de la force de radiation sur des échantillons élastiques et viscoélastiques de cylindres, coques cylindriques et coques sphériques. L'idée ensuite est d'utiliser cette force de radiation pour détecter des résonances d'objets immergés dans un fluide non visqueux. Dans ce manuscrit, nous montrons que les résonances détectées expérimentalement correspondent à des modes de vibrations de compression et non pas de torsion. Pour la suite, nous avons appliqué la force de radiation pour des fins diagnostiques, particulièrement pour la détection des grains de curiethérapie qui sont utilisés dans le traitement du cancer de la prostate. L'ensemble des résultats contenus dans ce mémoire nous encourage à penser que les techniques basées sur la force de radiation dynamique, tel que la Vibro-acoustographie, pourraient devenir un outil utile en rhéologie et en médecine
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Gainville, Olaf. "Modélisation de la propagation atmosphérique des ondes infrasonores par une méthode de tracé de rayons non linéaire." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2008. http://www.theses.fr/2008ECDL0007.
Abstract:
Dans le cadre du Traité d’Interdiction Complète des Essais nucléaires, nous souhaitons, afin d’aider à l’analyse et à l’interprétation des mesures barométriques effectuées par le réseau infrason du Système de Surveillance International, établir des relations entre les signaux mesurés et les caractéristiques de la source (nature, puissance, mouvement,. . . ). Etant donnée la complexité de l’atmosphère et sa variabilité dans le temps, la modélisation occupe une place privilégiée en propagation atmosphérique. L’objectif de ce travail de thèse est de modéliser la propagation atmosphérique des ondes infrasonores à grande distance émises par différents types de sources. Cette modélisation passe par un approfondissement des connaissances dans le domaine de la propagation atmosphérique et par l’identification des principaux mécanismes influençant la propagation des ondes. Notre travail vise à quantifier l’importance de la convection, de la diffraction, du scattering, des effets non linéaires et de l'absorption atmosphérique sur la répartition du niveau de pression acoustique et sur les formes d’onde. Nous développons un modèle de propagation des ondes infrasonores basé sur la méthode de tracé de rayons. Ce modèle est obtenu à partir d’une analyse asymptotique des équations du mouvement pour un fluide thermovisqueux avec relaxation moléculaire basé sur les hypothèses de milieu lentement variable et de front d’onde localement plan. L’évolution de la forme d’onde vérifie une équation de Burgers généralisée intégrant les effets non linéaires, pour les chocs faibles, et l’absorption atmosphérique. Le modèle tient compte du déphasage au passage des caustiques. Les méthodes numériques nécessaires à la résolution du modèle physique sont développées. Une méthode de recherche des rayons propres en 3D reliant la source au capteur est proposée. L’équation de Burgers généralisée est intégrée à l’aide d’une méthode spectrale de Fourier Galerkin à pas variable et maillage adaptatif. Enfin, nous étudions deux cas de propagation des ondes infrasonores. L’expérience Misty Picture consiste en l’explosion de 4684 tonnes d’ANFO en 1987 dans le Nouveau Mexique (Etats-Unis). Cette expérience particulièrement bien instrumentée permet de construire un cas d’étude de référence pour la propagation des ondes infrasonores à très basse fréquence (0,1Hz). Cette étude montre en particulier que l’énergie acoustique arrivant dans les zones d’ombre est essentiellement due au scattering. Les enregistrements quotidiens du Concorde réalisés entre 1998 et 2003 à la station de Flers (France) offrent un grand nombre de cas d’étude. Les différentes phases mesurées sont identifiées malgré la complexité du champ de pression acoustique. L’année 2002 est étudiée systématiquement afin d’évaluer l'importance des variations de l’atmosphère sur la propagation des infrasons ainsi que la fidélité des méthodes numériques. Les simulations par la méthode de tracé de rayons, en accord avec les mesures, mettent en évidence l’importance des effets non linéaires et du scattering sur la signature en pression. Ces études sont également utilisées afin de caractériser et de quantifier les limites de la méthode de tracé de rayons. Malgré une forte sensibilité des résultats aux conditions météorologiques, nous estimons que la méthode de tracé de rayons est adaptée pour simuler la propagation d’ondes de fréquence centrale supérieure à 1 HertzIn the framework of the comprehensive test bang treaty, we wish to link measured signals with infrasonic source characteristics (kind, power, motion\dots), in order to analyze and to understand International Monitoring System infrasonic network barometric measurements. Because of the complexity and the time variability of the atmosphere, modeling is necessary for atmospheric propagation. The goal of the work conducted during this thesis is to model the long range proagation of infrasonic wavesemitted by various source kinds. A better understanding of atmospheric propagation and the identification of phenomena which influence wave propagation are first steps in this direction. We need to quantify convection, diffraction, scattering, non linearity, atmospheric asorption effects onboth acoustic pressure levels and pressure signatures. In this thesis report, we develop an infrasonic wave propagation model based on a ray tracing method. A mathematical asymptotic analysis of motion equations for a relaxing thermoviscous fluid is performed under the hypothesis of a high frequency approximation and of a locally plane wave. The waveform evolution follows a generalized Burgers equation which takes into account non linearity for weak shocks, and atmospheric absorption. Caustic phase shift is also included. The physical model is solved using adapted numerical methods. These methods include an efficient eigenray research method for 3D problems. The generalized Burgers' equation is integrated using an adaptative mesh and step Fourier Galerkin spectral method. Finally we study two infrasound propagation problems. The Misty Picture experiment consists in a 4684 ton of ANFO exposure realized in 1987 in New Mexico (United States). This particularly well instrumente experiment is a long range infrasound propagation reference study at very low frequencies (0. 1\,Hz). This study shows that acoustic energy in the shadow zone is associated to scattering by atmospheric inhomogeneities. Daily Concorde infrasonic records performed since 1998 until 2003 at Flers station (France) offer numerous studies. In spite of the acoustical pressure level spreading complexity, infrasonic recorded arrivals are identified. The year 2002 is systematically studying to evaluate seasonal atmospheric variations effects on atmospheric infrasonic wave propagation. Ray tracing simulations, in agreement with measures, show the importance of non linear effects and of scattering ont he pressure signature. These studies are also used to characterize and quantify ray tracing method limits. In spite of a strong sensitivity of results to the atmospheric conditions, we show that the ray tracing method is adapted to model the propagation of infrasonic waves of central frequency higher than 1 Hertz
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Baussard, Alexandre. "Résolution de problèmes inverses non linéaires : applications en imagerie à ondes électromagnétiques." Cachan, Ecole normale supérieure, 2002. http://www.theses.fr/2002DENSA010.
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Harazi, Maxime. "Diffusion multiple et retournement temporel des ondes ultrasonores dans les milieux granulaires secs et immergés." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC024/document.
Abstract:
Le retournement temporel (RT) est une méthode qui permet de faire revivre à une onde sa vie passée et de la faire ainsi reconverger sur la source qui lui a donné naissance. Au cours de cette thèse, nous avons étudié – expérimentalement et numériquement – le RT des ondes ultrasonores dans des milieux granulaires. En se propageant de grains en grains, les ondes ultrasonores fournissent une sonde unique du réseau hétérogène 3D des contacts. Pour des ondes se propageant en régime de diffusion multiple, nous montrons que la focalisation est globalement robuste mais toutefois sensible à des mouvements des grains à des échelles spatiales bien plus fines que la longueur d’onde. À cet égard, la propagation d’une onde ultrasonore à travers le réseau discret et métastable des contacts entre grains apparaît comme une situation intermédiaire entre l’instabilité du mouvement d’une particule dans un gaz de Lorentz et la propagation d’une onde ultrasonore dans une matrice homogène remplie d’obstacles diffusants. Lorsque l’amplitude de la source augmente, nous entrons dans un régime nonlinéaire où l’onde elle-même provoque des réarrangements du milieu, ce qui conduit à la dégradation de la focalisation obtenue par retournement temporel de ladite onde. Celle-ci n’agit alors plus seulement comme une sonde, mais aussi comme une « pompe ». Enfin, nous montrons que le RT d’une onde de faible amplitude, mais allongée dans le temps par la diffusion multiple, peut être utilisé pour focaliser une onde de grande amplitude en un point du milieu et y déclencher ainsi de façon contrôlée des réarrangements irréversibles du réseau des contacts. L’ensemble de ces résultats est supporté par un modèle numérique vectoriel fondé sur un système masses-ressorts percolé bidimensionnel: Time reversal (TR) is a technique which gives the possibility to make a wave relive its life in reverse chronology, and to focus back to its source. In this thesis, TR of ultrasound in granular media has been investigated experimentally and numerically. By propagating from grain to grain, ultrasounds provide a unique probe of the heterogeneous 3D contact network. We show that for multiply scattered waves, the focusing is essentially robust but sensitive to displacements of grains on a scale much smaller than the wavelength. In this respect, the ultrasound propagation through the discrete and metastable contact network between the grains appears to represent an intermediary situation between the instability in the propagation of a particle in a Lorentz gas and the propagation of ultrasounds in an homogeneous medium filled with scatterers. When the source amplitude is increased, a non-linear regime is reached where the wave itself triggers rearrangements in the medium, thus degrading the quality of the TR focusing. In this regime, the wave acts not only as a probe, but also as a « pump ». Finally, we show that the TR of a small-amplitude multiply-scattered wave can be used to focus a high-amplitude wave in the medium and trigger in a controlled way irreversible rearrangements of the contact network. These results are supported by a vectorial numerical model based on a 2D percolated masses-springs network
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Yang, Yougu. "Propagation des ondes acoustiques dans les milieux granulaires confinés." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01037954.
Abstract:
Ce travail de thèse est l'étude expérimentale de la propagation des ondes acoustiques dans un milieu granulaire sec et confiné. Ces ondes permettent de sonder de manière non invasive les propriétés viscoélastiques et la structure hétérogène du milieu, mais peuvent aussi être utilisées comme perturbation contrôlée pour étudier le réarrangement des réseaux des forces. Dans une première partie, nous nous intéressons à la propagation des ondes cohérentes dans les empilements des billes de verre et aussi dans ceux des grains irréguliers (sable). En régime linéaire, un très bon accord est retrouvé entre les vitesses d'onde de compression mesurées et celles prédites par la théorie des milieux effectifs, ce qui permet d'accéder au nombre de coordinance Z. En régime non linéaire, nous observons à la fois un softening et un hardening de la vitesse d'onde de compression à cause du changement de Z induit pat la forte vibration. La deuxième partie étudie la propagation des ondes multiplement diffusées. Nous montrons que le transport de ces ondes dans un milieu granulaire peut être décrit par le modèle de diffusion. Le coefficient de diffusion et l'absorption inélastique sont déterminés en fonction de la contrainte de confinement et de la fréquence d'onde incidente. Le libre parcours moyen versus la longueur d'onde relèvent deux régimes distincts du transport des ondes diffusées à basse et à haute fréquence. De plus, une décroissance non exponentielle est observée sur le profile d'intensité des ondes diffusées à temps long lorsque la fréquence de l'onde incidente devient importante. Une étude paramétrique basée sur la renormalisation du coefficient de diffusion est effectuée pour comprendre l'origine de ce transport diffusif anomal. Enfin, nous développons un dispositif (MRT) pour effectuer l'opération du retournement temporel dans un milieu granulaire. En régime linéaire, la recompression temporelle et la refocalisation spatiale sont vérifiées. Cependant, en régime non linéaire, nous observons que le processus du retournement temporel est brisé par l'interaction irréversible onde-matière, dû au changement ou réarrangement des réseaux des forces
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De, Oliveira Lage ferreira Cynthia. "Dynamique non linéaire des filaments d'actine et d'ADN." Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000322/.
Abstract:
Cette thèse est dédiée à l’étude mathématique de quelques propriétés dynamiques des biopolymères. Nous proposons une justification mathématique d’une relation de capacité non linéaire pour un filament d’actine en utilisant l’équation de Poisson-Boltzmann. Nous introduisons aussi une première méthodologie pour établir un modèle qualitatif simplifié décrivant le couplage entre la dynamique d’un biopoly- mère chargé et son nuage ionique grâce à des effets électrostatiques. Nous considérons le cas d’un filament d’actine représenté par une chaîne de particules en zig-zag et nous calibrons ce modèle à partir de données expérimentales sur la constante de raideur de l’actine. A partir d’un modèle continu de dérive-diffusion pour la densité des contre-ions environnants, nous obtenons une équation de diffusion discrète pour la dynamique des charges ioniques qui se couple aux équations du mouvement des monomères d’actine. Des simulations numériques du modèle couplé montrent que des ondes mécaniques qui se propagent le long du polymère peuvent générer des ondes de densité de charge avec des intensités de l’ordre du pA, en accord avec des mesures expérimentales des courants ioniques le long de l’actine. Enfin, nous étudions l’existence de breathers discrets dans une version modifiée du modèle de Peyrard-Bishop pour les fluctuations d’ouverture d’ADN. Dans ce nouveau modèle, la fermeture des bases est entravée par une barrière d’énergie. En utilisant une nouvelle méthode de continuation à partir de l’infini, nous prouvons pour des couplages faibles, l’existence de breathers de grande amplitude et basses fréquences situées en dehors de zones de résonance. Ces résultats sont complétés par des simulations numériques du modèleThis thesis is dedicated to the mathematical study of some properties of biopolymers dynamics. We propose a mathematical justification of a nonlinear capacitance relation for an actin filament using the Poisson-Boltzmann equation. We also introduce a first methodology to derive a qualitatively simple model coupling the dynamics of a charged biopolymer and its surrounding counterions via electrostatic effects. We consider the case of a single actin filament represented by a zig-zag chain model. This model is calibrated using experimental data on the stiffness constant of actin. We derive a discrete diffusion equation for the density of ionic surrounding charges in a one-dimensional grid along actin from de continuum drift-diffusion model describing counterion dynamics. Numerical simulations of the coupled model show that mechanical waves propagating along the polymer can generate charge density waves with intensities in the pA range, in agreement with experimental measurements of ionic currents along actin. Finally, we study the existence of discrete breathers in a modified version of the Peyrard-Bishop model for DNA breathing in which the reclosing of base pairs is hindered by an energy barrier. Using a new kind of continuation from infinity, we prove for weak couplings the existence of large amplitude and low frequencies breathers lying outside resonance zones. These results are completed by numerical simulations of the model
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Viard, Nicolas. "Contribution expérimentale à l'étude de la diffusion multiple des ultrasons en régimes de propagation linéaire et non linéaire." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00955942.
Abstract:
Ces travaux de thèse expérimentaux portent sur la propagation linéaire et non linéaire d'ultrasons en milieux aléatoires fortement hétérogènes. En régime non linéaire, nous étudions la transmission cohérente d'une onde de choc à travers deux milieux aléatoires hétérogènes modèles : une forêt de tiges métalliques immergées dans l'eau, et un gel bulleux. L'expérience montre que les effets de la non linéarité et de la diffusion multiple y sont découplés. Nous exploitons alors l'étendue spectrale de l'onde de choc incidente, pour mesurer l'atténuation et la vitesse de groupe de l'onde cohérente, sur un large intervalle de fréquences. En comparant nos mesures à une théorie linéaire de la diffusion, incluant des corrélations de paires entre centres diffuseurs, nous étendons son domaine de validité, et nous montrons par la même qu'une onde de choc constitue un bon outil de spectroscopie des milieux fortement hétérogènes. À l'aide du même dispositif expérimental, nous observons pour la première fois une coda ultrasonore transmise par un milieu bulleux. Dans un régime de propagation linéaire, nous exploitons la coda engendrée par la diffusion multiple pour mesurer les paramètres de transport des forêts de tiges métalliques immergées. Nous présentons des mesures impulsionnelles et résolues en fréquence de la constante de diffusion des ultrasons dans ces milieux. Ces dernières montrent tout l'intérêt d'étudier la coda, qui fournit des mesures mieux résolues que l'onde cohérente. Enfin, nous présentons les premières mesures résolues en fréquence de la vitesse de transport pour ces milieux modèles. Avec ces mesures, nous disposons maintenant d'un milieu hétérogène synthétique parfaitement caractérisé en régime linéaire.
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Fahmi, Abdelilah. "Contrôle des effets non linéaires dans des liquides en mélange d'ondesApplication à la mesure de la susceptibilité non linéaire et à la conjugaison de phase." Angers, 1995. http://www.theses.fr/1995ANGE0022.
Abstract:
La mesure des susceptibilités non linéaires d'ordre 3 dans des matériaux nécessite une bonne maitrise de l'ensemble des non-linéarités apparaissant dans ces matériaux en particulier dans les expériences faites en mélanges d'ondes. L'étude présentée est consacrée à la maitrise des non-linéarités dans des matériaux de référence. Nous avons montré la présence d'une diffusion Rayleigh stimulée des cs#2 et des absorptions linéaire et non linéaire dans c#6h#5no#2. Ces effets diminuent considérablement la réflectivité de conjugaison de phase par mélange quatre ondes dégénéré. L'analyse théorique et la démonstration expérimentale de ces processus sont présentées. On a observé que les effets de couplages pompe/sonde dans le cas de la diffusion Rayleigh stimulée dépendent de l'angle entre l'onde pompe et l'onde sonde. On a de plus montre l'effet des gradients transverses de champ dans les mesures. Les absorptions linéaire et non linéaire observées produisent un échauffement du matériau qui conduit à la formation d'une onde acoustique. Nous avons analysé les répercussions de cette onde acoustique sur les mesures de la susceptibilité non linéaire. Les résultats obtenus permettent d'envisager, par exemple, des applications a la mesure de la partie réelle de la susceptibilité non linéaire par mélange d'ondes dans des matériaux organiques nouveaux qui peuvent être absorbants ou diffusants et ou l'ordre de grandeur de la non-linéarité d'indice est inconnu à l'avance.
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TOURNAT, Vincent. "Effet non linéaire d'auto-démodulation d'amplitude dans les milieux granulaires: théories et expériences." Phd thesis, Université du Maine, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004227.
Abstract:
Les méthodes d'acoustique non linéaire ont démontré une forte sensibilité à la présence de défauts de structure dans les matériaux solides et sont utilisées depuis peu pour le contrôle non destructif ou l'évaluation des matériaux endommagés.Dans ce travail de thèse, le fonctionnement de l'antenne paramétrique en émission dans les milieux granulaires non consolidés est étudié. L'antenne paramétrique, utilisée largement en acoustique sous-marine, met en jeu un effet d'acoustique non linéaire qui peut s'interpréter comme un phénomène d'auto-démodulation d'amplitude ou encore comme un phénomène de génération de fréquence différence. Ainsi, à partir de l'émission d'ondes intenses, composées de plusieurs hautes fréquences proches (de l'ordre de 100 kHz), des ondes de plus basses fréquences (1-10 kHz) sont générées par effet non linéaire dans le milieu de propagation. Les principaux intérêts de cette méthode sont i) la possible haute directivité du rayonnement de basse fréquence, utile pour sonder sélectivement les matériaux à tester, ii) la conversion de l'énergie émise vers des ondes de basses fréquences qui se propagent plus facilement dans les milieux fortement absorbants et / ou diffusants.
En premier lieu, plusieurs modèles d'antenne paramétrique sont développés afin de prendre en compte les phénomènes d'absorption, de diffusion, de dispersion de vitesse, ou encore le caractère évanescent des modes de propagation acoustique. Des expériences de propagation solidienne dans des assemblages désordonnés de billes de verre sont réalisées et interprétées. Ces expériences sont en accord qualitatif avec les prédictions théoriques.
En second lieu, des ondes de cisaillement sont utilisées en émission pour l'antenne paramétrique, et permettent de générer, par auto-démodulation, des ondes longitudinales de basses fréquences. Ce phénomène de dilatance non linéaire est mis en évidence dans plusieurs configurations expérimentales. L'amplitude du signal démodulé en fonction de l'amplitude des ondes de cisaillement initialement émises est tout d'abord quadratique puis exhibe une transition vers une dépendance en puissance 3/2. Il est démontré que le phénomène de clappement, ouverture puis fermeture des contacts inter-billes sous l'action de l'onde acoustique, est responsable de cette transition. La localisation de cette transition permet de caractériser qualitativement la distribution des déformations statiques des contacts dans le milieu, notamment dans la région des contacts faibles.
Enfin, le changement de la direction de polarisation des ondes de cisaillement permet de mettre en évidence une anisotropie du paramètre de non-linéarité quadratique du milieu, conséquence d'une anisotropie des chaînes de force, créées lorsqu'une contrainte statique uni-axiale est appliquée sur le milieu granulaire.
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Pausader, Benoît. "Problèmes bien posés et diffusion pour des équations non linéaires dispersives d'ordre quatre." Cergy-Pontoise, 2008. http://www.theses.fr/2008CERG0361.
Abstract:
On étudie l'existence en grand temps et la diffusion pour des équations modèles non linéaires dispersives d'ordre quatre. D'une part l'équation des ondes d'ordre quatre et d'autre part l'équation de Schrödinger bi-harmonique. Pour l'équation des ondes on démontre la validité de la conjecture de Levandosky et Strauss selon laquelle, dans le cas sous-critique défocalisant, l'équation diffuse en énergie arbitraire. Pour l'équation de Schrödinger bi-harmonique on démontre dans le cas défocalisant critique radial l'existence en grand temps et la diffusion pour des données arbitrairement grandes en énergie. Dans le cas L2-critique on obtient un profil asymptotique. Enfin dans le cas de la cubique défocalisante, pour des données non nécessairement radiales, on démontre que l'équation est bien posée dès lors que n ≤ 9, qu'elle diffuse dans l'intervalle 4≤n≤9, et enfin qu'elle est mal posée lorsque n ≥ 8.
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Gnofam, Wagbe. "Contribution à l'intégration monolithique des fonctions non linéaires nécessaires à la réalisation de systèmes à grande diffusion au voisinage de 60 ghz." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10188.
Abstract:
L'objectif de ce travail a ete la conception en vue d'une integration en monolithique dans la gamme millimetrique au voisinage de 60 ghz des fonctions non lineaires interessantes dans la realisation d'un systeme d'emission-reception. Compte tenu du domaine de frequence retenu pour l'integration de ces fonctions non lineaires a savoir: oscillateur local, amplificateur moyenne puissance faible bruit et melangeur, nous avons utilise des transistors a haute mobilite electronique (hemts) de longueur de grille 0. 25 m. La conception des circuits fonctionnant en regime grand signal necessite une bonne description du comportement non lineaire des elements actifs utilises pour la conception de ces circuits. Actuellement, il y a une importante demande des modeles pour les hemts capable de bien modeliser le pic de la transconductance gm rencontre dans tous les hemts. Ainsi nous avons ete amenes a developper un nouveau modele non lineaire capable de bien modeliser a la fois la transconductance gm(vgs, vds) et le courant ids(vgs, vds). D'autres fonctions permettant de decrire correctement les capacites cgs(vgs, vds) et cgd(vgs, vds) ont ete egalement proposees. Ce modele a ete implante dans le logiciel de simulation mds-hp.
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Toumi, Souad. "Caractérisation des matériaux complexes et de leurs endommagements par la technique de la coda ultrasonore alliée à l'acoustique non linéaire." Electronic Thesis or Diss., Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1024.
Abstract:
Nous nous intéressons, dans cette étude, à la caractérisation d'un défaut en développe une méthode ultrasonore basée sur la diffusion multiple des ondes. Pour cela, nous avons utilisé un béton base polymère endommagé par un essai de flexion en trois points. La technique d’'Interférométrie par Onde de Coda (CWI) prend en compte les ondes issues de la diffusion multiple et qui parcourent de ce fait une distance très grande devant celle séparant la source et du récepteur. Cette technique montre la sensibilité de la coda quand le matériau est soumis en résonance non linéaire où l’ influence des conditions de l’ environnement est considéré comme limité par l’ utilisation d’ un signal différent de référence. Les résultats expérimentaux ont montré que l’ efficacité de la méthode dépend du plan de vibrations considérées. Dans le but d'étudier l’ anisotropie d’ un défaut créé dans un béton base polymère nous avons utilisé les données de l’'Emission Acoustique (EA) récoltées au cours d’ essais acoustiques en Résonance Non Linéaire pour les deux plans. L’ existence d'une différence entre les signaux enregistrés au cours de mesures de l’ EA montrent que nous produisons différents micro-mécanismes dont la présence et / ou l'absence ont un impact important important sur l'interaction entre l'onde ultrasonore et le défautNonlinear Resonance (NR) and Coda Wave Interferometry (CWI) have proved to be efficient to detect and follow the evolution of micro-cracks within a strongly scattering media (concrete, rocks, etc.). Nevertheless, the localization of the cracks using the same techniques is not straight forward. In order to avoid the conditioning and its subsequent relaxation effect related to NR, CWI is simultaneously applied when concrete samples are vibrating in the linear regime. Based on a comparative study of the coda signals contents (non ballistic part) in the absence and under the weak linear vibration, the localization of the mechanically induced scatterers was possible depending on the scatterers' main direction with respect to the vibration plane. The latter point raises the issue of the generated types of vibration at the scatterers. Therefore, investigations were performed using the Acoustic Emission (AE) technique, which has served to verify that the acoustic activity during the linear vibrations does change depending on the considered experimental configuration. The latter, has also a direct effect on the frequency content of the recorded AE hits showing the potential link existing between the quantitative analysis of AE hits and the generated vibration mechanisms of the existing micro-cracks
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Cazier, Nicolas. "Effets d’optique non-linéaire d’ordre trois dans les cavités à cristaux photoniques en silicium : auto-oscillations GHz dues aux porteurs libres et diffusion Raman stimulée." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112337/document.
Abstract:
Dans ce travail de thèse, nous avons étudié des effets d'optique non-linéaire d'ordre trois dans les cavités à cristaux photoniques en silicium. Le premier d'entre eux est un phénomène d'auto-oscillations à haute fréquence (GHz) dans ces cavités, qui a pour origine une modulation de la transmission de la cavité due à l'interaction entre la dispersion due aux porteurs libres et l’absorption à deux photons. Nous avons observé ces auto-oscillations, pour la première fois, dans les nanocavités à cristaux photoniques silicium avec une fréquence de l’ordre de 3 GHz et une grande pureté spectrale. Nous avons développé un modèle pour analyser les mécanismes qui régissent l'apparition de ces auto-oscillations, ainsi que les amplitudes des fréquences fondamentale et harmoniques de ces oscillations. Ce phénomène d'auto-oscillations permettrait de réaliser des sources micro-ondes en silicium très compactes. Le deuxième phénomène étudié est celui de la diffusion Raman, qui est le seul moyen d'obtenir des lasers entièrement en silicium démontré jusqu'à présent. Cette diffusion Raman a été mesurée tout d'abord dans des guides d'onde à cristaux photoniques étroits (W0.63) de longueur 100 microns, où nous avons pu obtenir un nombre de photons Stokes allant jusqu'à 9, montrant ainsi que la diffusion Raman stimulée prédominait dans ces guides d'onde, bien que nous n’ayons pas pu y obtenir un effet laser Raman franc. Nous avons ensuite mesuré la diffusion Raman dans des nanocavités doublement résonantes conçues spécifiquement à partir de ces guides d'ondes pour optimiser l'effet Raman, avec des facteurs de qualités allant jusqu'à 235000 pour la résonance Stokes. Bien que nous n'ayons pu mesurer que de la diffusion Raman spontanée dans ces cavités, avec un facteur de Purcell de 2.9, l'étude théorique que nous avons effectuée sur les lasers Raman, et qui s'accorde parfaitement avec les résultats expérimentaux, montre qu’il serait possible d'obtenir un laser Raman dans ces cavités avec un seuil en dessous du milliwatt à condition de diminuer ces pertes dues à l'absorption par porteurs libres. Ceci pourrait être accompli en diminuant le temps de vie des porteurs libres, par exemple en les retirant du silicium à l’aide d’une jonction MSMIn this thesis, we studied third order nonlinear optical effects in photonic crystal cavities. The first of those effects is is the phenomenon of high frequency (GHz) self-pulsing in these cavities, which originates from a modulation of the transmission of the cavity due to the interaction between the free-carrier dispersion and the two-photon absorption. We have observed these self-induced oscillations for the first time in silicon photonic crystal nanocavities, with a frequency of about 3 GHz and a high spectral purity. We have developed a model to analyze the mechanisms that govern the onset of these oscillations, as well as the amplitudes of the fundamental and harmonic frequencies of these oscillations. This self-pulsing phenomenon would allow us to realize realize ultra-compact microwave sources made of silicon. The second phenomenon studied is that of Raman scattering, which is the only way to obtain lasers fully in silicon demonstrated so far. The Raman scattering was measured first in narrow photonic crystals waveguides (W0.63) of length 100 microns, where we could obtain a number of Stokes photons up to 9, showing that the stimulated Raman scattering predominated in these waveguides, although we have not been able to obtain a true Raman laser effect in them. We then measured the Raman scattering in doubly resonant nanocavities specifically designed from these waveguides to optimize the Raman effect, with quality factors up to 235000 for the Stokes resonance. Although we could only measure spontaneous Raman scattering in these cavities, with a Purcell factor of 2.9, the theoretical study that we conducted on the Raman lasers, which agrees perfectly with the experimental results, shows that it would be possible to obtain a Raman laser in these cavities with a threshold below the milliwatt, provided we reduce the losses due to the free-carrier absorption. This could be accomplished by decreasing the free-carrier lifetime, for example by removing the free carriers from the silicon using a MSM junction
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Abi, rizk Lara. "Ondes progressives et propriétés de propagation pour un problème d’épidémiologie évolutive non-local." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0244.
Abstract:
Dans cette thèse nous étudions l’existence d’une onde progressive pour un système d’équations intégro-différentiels provenant de l’épidémiologie évolutive. Nous utilisons des idées issues de la théorie des systèmes dynamiques couplées à des estimations sur le comportement asymptotique des profils. Nous prouvons que les ondes progressives ont une structure assez simple découplant les variables de propagation spatio-temporelle des variables de trait phénotypique. Cette analyse nous permet de réduire le système d’équations des profils d’ondes progressives à dimension infinie à un système d’EDO à quatre dimensions. Nous prouvons l’existence d’ondes progressives pour toute vitesse d’onde supérieure à une vitesse minimale c?, pourvu que le seuil épidémique R0, qui s’exprime en fonction de la valeur propre principale d’un certain opérateur intégral, soit strictement supérieur à 1. Cette même condition de seuil est également utilisée pour démontrer que toute onde progressive relie deux états stationnaires déterminés. Dans une deuxième partie, nous étudions les propriétés de propagation des solutions pour le même système d’équations spatialement distribué, avec une densité initiale de plantes infectées à support compact spatialement en x. Lorsque R0 > 1, nous prouvons que la propagation se produit avec une vitesse de propagation qui coïncide avec la vitesse minimale c? des ondes progressives étudiées dans la première partie. De plus, la solution du problème de Cauchy converge asymptotiquement vers une fonction spécifique pour laquelle la variable x du repère mobile et celle du phénotype y sont séparéesIn this thesis we study the existence of a travelling wave solutions for an integro-differential system of equations from evolutionary epidemiology. We use ideas from dynamical system ideas theory coupled with estimates of the asymptotic behaviour of profiles. We prove that the wave solutions have a rather simple structure. This analysis allows us to reduce the infinite dimensional travelling wave profile system of equations to a four dimensional ODE system. The latter is used to prove the existence of travelling wave solutions for any wave speed larger than a minimal wave speed c?, provided that the epidemic threshold R0, which is expressed as a function of the principal eigenvalue of a certain integral operator, is strictly greater than 1. This same threshold condition is also used to prove that any travelling wave connects two determined stationary states. In the second part, we study the propagation properties of the solutions for the same spatially distributed system of equations, when the initial density of infected plants is a compactly supported function with the space variable x. When R0 > 1, we prove that spreading occurs with a definite spreading speed that coincides with the minimal speed c? of the travelling wave solutions discussed in the first part. Moreover, the solution of the Cauchy problem asymptotically converges to some specific function for which the moving frame variable x and the phenotype one y are separated
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Ngapasare, Arnold. "Waves in disordered and nonlinear mechanical structures." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA1036.
Abstract:
Ce travail est consacré à l’ étude théorique et numérique de la propagation des ondes élastiques dans les structures mécaniques désordonnées. L’ objectif principal est d’ étudier comment la localisation induite par le désordre est affectée par la non-linéarité et par la présence de mouvements de rotations. Nous étudions d’abord une chaîne granulaire finie et montrons que non seulement la localisation d’ Anderson est rompue mais aussi que l’ équipartition de l’ énergie est réalisée grâce à la non-linéarité discontinue propre aux chaînes granulaires. De plus, nous étendons nos études à un reseau micropolaire qui supporte les ondes de rotation. Nous montrons que, dans la limite linéaire, la repartition de l’ énergie est facilitée à la fois par des ondes étendues à basse fréquence et par un ensemble de modes quasi-étendus à haute fréquence. Nous identifions aussi un cas où l’ énergie est complètement localisée en réglant la rigidité. Enfin, pour une chaîne LEGO architecturée non linéaire présentant un movement à la fois transversal et rotatif, nous étudions comment la non-linéarité rompt, dans ce système polarisé, la localisation d’ Anderson. Il s’avère que la dynamique de ce système a un caractère unique qui ressemble à une combinaison des modèles Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou et Klein Gordon pour le comportement asymptotique et chaotiqueThis work is devoted to the theoretical and numerical study of elastic wave propagation in disordered mechanical structures. The main goal is to investigate how the localization induced by disorder is affected by nonlinearity and by the presence of rotational motion. Firstly, we study a finite granular chain and show that not only Anderson localization is broken but also energy equipartition is achieved due to the discontinuous nonlinearity which is particular to granular chains. Furthermore, we extend our studies to a micropolar lattice that supports rotational waves. We show that in the linear limit the energy spreading is facilitated both by low frequency extended waves and a set of high frequency quasiextended modes. Also, we identify a case where energy is completely localized by tuning the stiffness. Finally, for a nonlinear architected LEGO chain featuring both transverse and rotational motion we study how nonlinearity breaks Anderson localization in this polarized system. The dynamics is found to have a unique character resembling a combination of the Fermi-Pasta-Ulam Tsingou and Klein-Gordon models regarding the asymptotic dynamical behavior and chaoticity
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Cazier, Nicolas. "Effets d'optique non-linéaire d'ordre trois dans les cavités à cristaux photoniques en silicium : auto-oscillations GHz dues aux porteurs libres et diffusion Raman stimulée." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00924642.
Abstract:
Dans ce travail de thèse, nous avons étudié des effets d'optique non-linéaire d'ordre trois dans les cavités à cristaux photoniques en silicium. Le premier d'entre eux est un phénomène d'auto-oscillations à haute fréquence (GHz) dans ces cavités, qui a pour origine une modulation de la transmission de la cavité due à l'interaction entre la dispersion due aux porteurs libres et l'absorption à deux photons. Nous avons observé ces auto-oscillations, pour la première fois, dans les nanocavités à cristaux photoniques silicium avec une fréquence de l'ordre de 3 GHz et une grande pureté spectrale. Nous avons développé un modèle pour analyser les mécanismes qui régissent l'apparition de ces auto-oscillations, ainsi que les amplitudes des fréquences fondamentale et harmoniques de ces oscillations. Ce phénomène d'auto-oscillations permettrait de réaliser des sources micro-ondes en silicium très compactes. Le deuxième phénomène étudié est celui de la diffusion Raman, qui est le seul moyen d'obtenir des lasers entièrement en silicium démontré jusqu'à présent. Cette diffusion Raman a été mesurée tout d'abord dans des guides d'onde à cristaux photoniques étroits (W0.63) de longueur 100 microns, où nous avons pu obtenir un nombre de photons Stokes allant jusqu'à 9, montrant ainsi que la diffusion Raman stimulée prédominait dans ces guides d'onde, bien que nous n'ayons pas pu y obtenir un effet laser Raman franc. Nous avons ensuite mesuré la diffusion Raman dans des nanocavités doublement résonantes conçues spécifiquement à partir de ces guides d'ondes pour optimiser l'effet Raman, avec des facteurs de qualités allant jusqu'à 235000 pour la résonance Stokes. Bien que nous n'ayons pu mesurer que de la diffusion Raman spontanée dans ces cavités, avec un facteur de Purcell de 2.9, l'étude théorique que nous avons effectuée sur les lasers Raman, et qui s'accorde parfaitement avec les résultats expérimentaux, montre qu'il serait possible d'obtenir un laser Raman dans ces cavités avec un seuil en dessous du milliwatt à condition de diminuer ces pertes dues à l'absorption par porteurs libres. Ceci pourrait être accompli en diminuant le temps de vie des porteurs libres, par exemple en les retirant du silicium à l'aide d'une jonction MSM.
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Guillotel, Erwan. "Caractérisation optique et structurale de guides d'ondes non-linéaires GaAs/AlOx." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00527196.
Abstract:
Cette thèse a porté sur la réalisation et la caractérisation d'une source paramétrique guidée en GaAs/AlGaAs. Grâce à son design, basé sur la biréfringence de forme, celle-ci permet la génération paramétrique sur une gamme spectrale allant de 1.2 à 2.4 µm. Cette propriété optique et sa taille réduite font d'un tel dispositif un candidat pour la fabrication d'un oscillateur paramétrique optique intégré. Néanmoins, au cours de sa fabrication, les pertes optiques guidées augmentent de 0.1 à 0.5 cm-1 suite à l'oxydation sélective des couches riches en aluminium, les transformant en AlOx. A travers une étude par microscopie électronique en transmission, nous avons tout d'abord caractérisé les propriétés structurales et chimiques de l'AlOx et des interfaces GaAs/AlOx. Nous avons ainsi constaté une augmentation de la rugosité de ces interfaces et une modification locale des couches de GaAs induites par l'étape d'oxydation. Dans un second temps, nous avons caractérisé certaines propriétés optiques des guides d'ondes. Un calcul semi-analytique nous a permis d'établir la valeur des pertes de propagation, en bon accord avec les mesures expérimentales, induite par la rugosité des interfaces GaAs/AlOx. Nous avons ensuite établi les conditions d'oxydation optimales en mesurant systématiquement les pertes de propagation. Nous avons caractérisé les performances de notre source en effectuant la première mesure d'amplification paramétrique dans un guide d'ondes semi-conducteur. Le coefficient de gain paramétrique mesuré, compatible avec l'obtention de l'oscillation paramétrique, nous a amené à concevoir, fabriquer et caractériser différentes cavités résonnantes.
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Brunet, Thomas. "Etude des milieux granulaires secs et mouillés à l'aide des ondes ultrasonores." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00129738.
Abstract:
Ce travail de thèse traite de la propagation des ondes élastiques dans les milieux granulairesdenses sous contrainte. Elles permettent de sonder de manière non invasive la structure, les
propriétés viscoélastiques et les comportements non linéaires des réseaux de forces de contact dans
un tel milieu. Dans une première partie, nous rappelons quelques résultats concernant la propagation
linéaire d'ondes ultrasonores dans les matériaux granulaires (modes effectifs cohérents, diffusion
multiple des ondes élastiques). Nous montrons alors comment extraire les modules élastiques à l'aide
des ondes cohérentes et la dissipation interne à l'aide des ondes multiplement diffusées. En particulier,
l'étude de l'influence de la présence d'un fluide interstitiel en très faible quantité (< 0,1%)
et l'influence de l'état de surface des billes, sur les propriétés viscoélastiques de milieux granulaires
secs et mouillés, nous permet d'identifier deux mécanismes de dissipation : frictionnelle et visqueuse.
Enfin, nous nous intéressons au régime de propagation non linéaire des ondes élastiques dans les
milieux granulaires. Après avoir caractérisé expérimentalement l'élasticité non linéaire hertzienne
réversible du matériau granulaire par la génération d'harmoniques supérieures, nous discutons un
résultat original sur les processus d'interaction irréversibles onde-matière granulaire liés aux non
linéarités hystérétiques de type Mindlin entraînant une nette diminution du module élastique du
matériau granulaire et des micro-réarrangement à l'échelle des aspérités de grains.
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Tretinnikov, Pavel. "New developments on the interpretative model of ITER diagnostics using microwaves." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0027.
Abstract:
La turbulence dans le plasma de fusion thermonucléaire peut entraîner une augmentation du coefficient de transport de l’énergie et des particules détériorant ainsi le confinement du plasma. C’est pourquoi les mesures de la turbulence du plasma sont importantes pour la description des processus de transport du plasma. Le diagnostic plasma micro-ondes est un type efficace de diagnostic plasma actif pour caractériser la turbulence. Leurs principes reposent sur la collecte d’informations intégrées dans le volume de plasma sondé, et contenu dans les ondes réfléchies ou diffusées atteignant le détecteur. Pour extraire les propriétés de turbulence, des modèles interprétatifs sont nécessaires. La réflectométrie de corrélation radiale (RCR) et la réflectométrie Doppler sont des techniques largement utilisées qui fournissent des informations sur les caractéristiques de la turbulence du plasma. La diffusion Thomson collective (CTS) est un diagnostic micro-ondes intéressant qui peut donner des informations sur des paramètres plasma tels que la température des ions en vrac, la composition des ions en vrac, la distribution de vitesse des particules rapides (particules alpha ou ions d’un faisceau chauffant). La connaissance de la distribution de la vitesse des particules alpha est particulièrement recherchée et importante pour évaluer les performances d’ITER où l’amplification énergétique de la puissance de chauffage du plasma Q devrait atteindre la valeur d’environ 10. L’analyse des données réelles des diagnostics micro-ondes, ou les interprétations d’une mesure signal suppose un faisceau de sondage gaussien lisse. Il a été démontré que les faisceaux de micro-ondes peuvent être considérablement déformés en raison de la turbulence du plasma de bord. Ceci peut conduire à des interprétations trompeuses du signal de diagnostic, basées sur les micro-ondes. En conséquence les modèles interprétatifs des diagnostics doivent être analysés en tenant compte de la distorsion du faisceau de sondage. L’amélioration des modèles interprétatifs de diagnostic hyperfréquence est l’objet principal des études présentées dans cette thèseThe turbulence in thermonuclear fusion plasma can lead to increase of the plasma transport coefficient that enhances the particles and energy losses therefore deteriorates the plasma confinement. That is why measurements of the plasma turbulence is important for description of the plasma transport processes. Microwave plasma diagnostics is an efficient kind of the active plasma diagnostics to characterize the turbulence. Their principles are based on the collection of information integrated over the probed plasma volume, and printed on the reflected or scattered waves reaching the detector, for which interpretative models are required to extract the turbulence properties. The radial correlation reflectometry (RCR) and the Doppler reflectometry are widely used technics that provide information on plasma turbulence characteristics. The Collective Thomson Scattering (CTS) is a valuable microwave diagnostic that can give the information about such plasma parameters as the bulk ion temperature, bulk ion composition, the fast particles (alpha particles or ions of a heating beam) velocity distribution. The knowledge of the alpha particle velocity distribution is especially interesting and important to evaluate the ITER performance where the energy amplification of plasma heating power Q is expected to achieve the value about 10. The actual data analysis of the microwave diagnostics, or interpretations of a measured signal is fulfilled assuming a smooth Gaussian probing beam. It was demonstrated that the microwave beams can be significantly distorted due to the edge plasma turbulence, that may lead to misleading interpretations of the diagnostic signal, based on the microwaves, so the diagnostics interpretative models should be analyzed taken into account to the probing beam distortion. The improvement of the microwave diagnostics interpretative models is the main object of the study presented in this thesis.The aim of this PhD work is to include these missing effects in an interpretative model for CTS using X-mode probing beam
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Toumi, Souad. "Caractérisation des matériaux complexes et de leurs endommagements par la technique de la coda ultrasonore alliée à l'acoustique non linéaire." Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1024/document.
Abstract:
Nous nous intéressons, dans cette étude, à la caractérisation d'un défaut en développe une méthode ultrasonore basée sur la diffusion multiple des ondes. Pour cela, nous avons utilisé un béton base polymère endommagé par un essai de flexion en trois points. La technique d’'Interférométrie par Onde de Coda (CWI) prend en compte les ondes issues de la diffusion multiple et qui parcourent de ce fait une distance très grande devant celle séparant la source et du récepteur. Cette technique montre la sensibilité de la coda quand le matériau est soumis en résonance non linéaire où l’ influence des conditions de l’ environnement est considéré comme limité par l’ utilisation d’ un signal différent de référence. Les résultats expérimentaux ont montré que l’ efficacité de la méthode dépend du plan de vibrations considérées. Dans le but d'étudier l’ anisotropie d’ un défaut créé dans un béton base polymère nous avons utilisé les données de l’'Emission Acoustique (EA) récoltées au cours d’ essais acoustiques en Résonance Non Linéaire pour les deux plans. L’ existence d'une différence entre les signaux enregistrés au cours de mesures de l’ EA montrent que nous produisons différents micro-mécanismes dont la présence et / ou l'absence ont un impact important important sur l'interaction entre l'onde ultrasonore et le défautNonlinear Resonance (NR) and Coda Wave Interferometry (CWI) have proved to be efficient to detect and follow the evolution of micro-cracks within a strongly scattering media (concrete, rocks, etc.). Nevertheless, the localization of the cracks using the same techniques is not straight forward. In order to avoid the conditioning and its subsequent relaxation effect related to NR, CWI is simultaneously applied when concrete samples are vibrating in the linear regime. Based on a comparative study of the coda signals contents (non ballistic part) in the absence and under the weak linear vibration, the localization of the mechanically induced scatterers was possible depending on the scatterers' main direction with respect to the vibration plane. The latter point raises the issue of the generated types of vibration at the scatterers. Therefore, investigations were performed using the Acoustic Emission (AE) technique, which has served to verify that the acoustic activity during the linear vibrations does change depending on the considered experimental configuration. The latter, has also a direct effect on the frequency content of the recorded AE hits showing the potential link existing between the quantitative analysis of AE hits and the generated vibration mechanisms of the existing micro-cracks
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Van, Der Biest François. "Diffusion multiple et renversement du temps ultrasonore dans des milieux périodiques et désordonnés." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011354.
Abstract:
Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à divers aspects de la propagation d'une onde ultrasonore dans des milieux hétérogènes périodiques et désordonnés.Nous avons tout d'abord conçu et caractérisé des échantillons périodiques, autrement appelés "cristaux phononiques". Ces matériaux se comportent comme des filtres fréquentiels et présentent un grand intérêt technologique et théorique.
Nous avons étudié le temps de groupe à la traversée de monocristaux, qui révèle un effet analogue à l'effet tunnel en mécanique quantique. Dans une structure de type Fabry-Pérot constituée de deux cristaux phononiques, nous avons mis en évidence des résonances en transmission. L'étude du temps de groupe montre un phénomène de piégeage de l'onde dans la cavité, analogue de l'effet tunnel résonant. Les résultats obtenus sont confirmés par la modélisation numérique.
Par la suite, des expériences de Retournement Temporel dans les cristaux phononiques ont révélé une absence d'hyperfocalisation, caractéristique des milieux désordonnés.
Nous avons ensuite cherché à mettre en évidence la diffusion multiple en régime non-linéaire dans les nuages de bulles. A cet effet, nous avons conçu un dispositif expérimental qui nous a permis de générer des populations de bulles relativement stables et contrôlées. Plusieurs méthodes de caractérisation de la fonction de distribution du rayon des bulles ont été mises en oeuvre, et l'une d'elles nous a permis d'estimer la fraction volumique de bulles.
Les densités de bulles mises en jeu n'ont pas permis de mettre en évidence un régime de diffusion multiple fort, tandis que l'origine des non-linéarités observées reste incertaine.
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Dessup, Tommy. "Instabilités et dynamiques de particules en interaction dans un système quasi-unidimensionnel." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC121/document.
Abstract:
Dans cette thèse nous présentons une description théorique et numérique détaillée des instabilités et des dynamiques observées dans des systèmes quasi-unidimensionnels de particules en interaction répulsive soumises à un bain thermique. Lorsque le confinement transverse décroît, ces systèmes présentent une transition structurelle les faisant passer d'une configuration en ligne à une configuration en zigzag, homogène ou inhomogène. Nous avons mis en évidence et expliqué le changement de caractère de cette bifurcation qui passe de sur-critique à sous-critique. La description quantitative de configurations d'équilibre stables, appelées " bulles ", a été réalisée, celles-ci correspondent à une coexistence de domaines en ligne et en zigzag.La dynamique des " bulles " a été ensuite étudiée à l'aide d'un modèle de particule effective diffusant dans un potentiel périodique induit par le caractère discret du système. Lorsque plusieurs " bulles " coexistent, elles interagissent et se réorganisent pour former une configuration stable à une seule " bulle " selon des mécanismes de coalescence ou de collapse. Nous avons montré que la topologie de la configuration peut induire des effets de frustration conduisant à une interaction attractive ou répulsive selon les cas.Enfin, nous avons montré que les fluctuations transverses des particules divergent à l'approche des seuils de transition et expliqué ces comportements par l'apparition de modes mous dans le spectre de vibration. Cette description en modes propres nous a permis par ailleurs de comprendre l'augmentation observée de la diffusion d'une chaîne de particules dans un potentiel périodique asymétrique par rapport à une chaîne libreIn this thesis, we provide a detailed theoretical and numerical study of instabilities and dynamics in quasi-one-dimensional systems of repulsively interacting particles in a thermal bath.When the transverse confinement decreases, theses systems display a structural transition from a line to an homogeneous or inhomogeneous staggered row configuration. We have exhibited and explained the supercritical or subcritical character of the bifurcation according to the particles interaction and to the system geometry. The quantitative description of stable equilibrium configurations called "bubbles" has been done, their shapes consist in coexistence of line and zigzag phases.The "bubble" dynamics has been modelized by considering an effective particle that diffuses in a periodic potential induced by the discrete character of the system. When several "bubbles" coexist, they interact and evolve towards a single stable "bubble" through coalescence and collapse mechanisms. We have shown that the configuration topology has to be taken into account and exhibited frustration effects leading to either an attractive or repulsive interaction between "bubbles". Then we have shown the divergence of the mean squared transverse displacements of the particles near the transition thresholds and analytically explained these critical behaviors by the existence of a soft mode in the configuration vibrational spectrum. With this eigenmodes description, we have also interpreted a diffusion enhancement of a particle file moving on an asymmetrical periodic potential with respect to the free file diffusion
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Bioud, Fatma Zohra. "Microscopie de mélange à quatre ondes résolue en polarisation pour sonder l’ordre moléculaire dans les milieux biologiques." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4380.
Abstract:
Nous avons développé une méthodologie basée sur phénomène de mélange à quatre ondre polarimétrique « Four wave Mixing FWM » et son équivalen résonant la diffusion Raman cohérente anti-Stokes (CARS, Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) polarimétrique et réalisé des mesures sur des systèmes cristallins, simili biologiques : les membranes cellulaires connues sous le nom de « Multilamellar Vesicles MLV » et des échantillons de biologiques : la myeline, et ce, en variant les polarisations des lasers excitateurs, Pompe et Stokes. Le signal anti-Stokes émis est ensuite analysé afin d’en extraire les ordres 2 et 4 de la fonction de distribution angulaire des molécules actives constituant l’échantillon. Pour cela, plusieurs approches sont explorées telles que des algorithmes d’optimisation ou par décomposition en série de fourrier du signal polarimétrique. Ces multiples approches en traitement du signal permettent d’obtenir de manière rapide les coefficients des fonctions de distribution angulaire recherchées, et ainsi d’avoir des informations sur la symétrie des échantillons imagés, allant jusqu’à l’observation d’une symétrie d’ordre 4. La capacité de la microscopie non linéaire résolue en polarisation à sonder des ordres moléculaires est clairement démontrée et ainsi son intérêt dans l’étude de la relation entre la structure et la fonction de systèmes biologiquesThe capacity to quantify molecular orientational order in tissues is of a great interest since pathologies (skin lesion, neurodegenerative diseases, etc) can induce strong modifications in proteins’ organization. While numerous studies have been undertaken using polarization resolved second order nonlinear optical microscopy which is only specific to non-centrosymmetric organizations, higher order effects have been less explored. Four-wave mixing (FWM) microscopy and its resonant counterpart coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) can be of a great utility as label free diagnosis tools benefiting from less constraining symmetry rules. In this work, we implement incident polarizations tuning in FWM and CARS microscopy to probe molecular order, using a generic method to read-out symmetry information.Fourier analysis of the polarization-resolved FWM/CARS signal processed with an analytical model provides a fast and direct determination of the symmetry orders of the distribution function of the probed molecules. This method does not require a priori knowledge of the organization structure and provides quantitatively its second and fourth order symmetries. We applied this technique on different systems, from crystalline to less organized (multilamellar vesicles and proteins aggregates). We show that this new approach brings additional and more refined information on supra-molecular structures in complex media
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Zhao, Dan. "Force calibration and wavefield synthesis for acoustical tweezers." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS411.
Abstract:
Les pinces acoustiques à faisceau unique ont été développées et appliquées à de nombreuses applications dans les domaines biologiques et biochimiques. Leur application lors de manipulations précises nécessite une connaissance complète des forces appliquées sur l'objet. Ce travail a pour objectif de calibrer la force exercée par une pince acoustique et de synthétiser le champ d'onde souhaité. Les pinces acoustiques à faisceau unique sont réalisées par un faisceau vortex focalisé. Un objet en interaction avec les ondes acoustiques est piégé grâce à la pression de radiation. Cette force tridimensionnelle peut être obtenue en connaissant les coefficients du champ incident ainsi que les coefficients de diffusion. Par conséquent, le calcul des forces peut être réalisé en mesurant le champ incident. La première partie de la thèse se concentre sur l’évaluation de différentes méthodes permettant de calculer ces coefficients du champ incident à partir de la mesure du champ de pression calibré. Ensuite, dans la deuxième partie, le champ est synthétisé en utilisant la méthode du filtre inverse. L'efficacité de cette méthode dépend de la distribution des points de contrôle. Les choix de distribution sont comparés. Pour les pinces acoustiques, une difficulté majeure est d'obtenir une force de rappel axiale d'amplitude suffisamment large pour compenser le poid de la sphère. Afin de surmonter cette difficulté, un nouveau champ de type vortex sphérique est introduit. Ce champ est destiné à piéger de grandes sphères de diamètres proches de la longueur d'onde afin d'obtenir en plus des forces de grande amplitude, une sélectivité améliorée de la pince. La faisabilité de ce vortex est analysée numériquement et expérimentalementSingle beam acoustical tweezers have been developed and applied to numerous applications in biological and biochemical domains. Their application in precise manipulations requires accurate control of the acoustical trap. This work sets out to calibrate the force exerted by acoustical tweezers and synthesize the desired wavefield. The single beam acoustical tweezers are achieved by a focused vortex beam. An object in interaction with the acoustic waves is trapped thanks to the radiation pressure. This three-dimensional force can be obtained by knowing the incident beam shape coefficients as well as the scattering coefficients. Therefore, the computation of the forces can be achieved by measuring the wavefield. The first part of the thesis concentrates on assessing different methods to compute the beam shape coefficients from the pressure field to estimate the radiation force exerted on an elastic sphere. Then, in the second part, the synthesis of the field using the inverse filtering method is carried out. A proper synthesis of the field requires a suitable distribution of control points where the wave propagation information is recorded. To synthesize the appropriate vortex beam, three kinds of distributions were compared. For the single beam acoustical tweezers, the most challenging part is the axial restoring force. In order to overcome this difficulty, the spherical vortex beam with high pressure gradient in the axial direction is introduced. This spherical vortex beam is intended to trap large spheres with diameters close to the wavelength. The feasibility of this vortex is analyzed numerically and experimentally
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Barbier, Margaux. "Génération de paires de photons corrélés par mélange à quatre ondes spontané dans des fibres microstructurées à coeur liquide." Thesis, Palaiseau, Institut d'optique théorique et appliquée, 2014. http://www.theses.fr/2014IOTA0011/document.
Abstract:
Une technique couramment employée pour développer les sources de paires de photons corrélés indispensables au domaine des télécommunications quantiques repose sur le processus non linéaire de mélange à quatre ondes, qui peut avoir lieu directement dans le cœur d’une fibre optique. Cette architecture fibrée permet de s’adapter au mieux aux besoins des réseaux de communications quantiques (en particulier en minimisant les pertes par couplage lors de la connexion de la source aux autres composants du réseau). L’utilisation d’une fibre microstructurée plutôt que d’une fibre de silice conventionnelle permet d’ajuster les propriétés de dispersion de la fibre et d’optimiser l’efficacité du processus non linéaire. Cependant, les sources fibrées usuelles, à cœur de silice, présentent une limitation majeure : leur pureté quantique est fortement dégradée par la diffusion Raman spontanée, qui survient elle aussi dans le cœur en silice de la fibre. Pour s’affranchir de ce problème, notre idée est de remplacer le cœur en silice par un cœur liquide, en utilisant une fibre microstructurée à cœur creux rempli d’un liquide non linéaire. Nos recherches nous ont ainsi conduits à faire la première démonstration expérimentale de génération de paires de photons corrélés dans une fibre à cœur liquide, et à montrer que, grâce aux propriétés Raman particulières des liquides (dont le spectre Raman se présente en général sous la forme de raies très fines), il était possible de réduire de plusieurs ordres de grandeur le niveau de diffusion Raman spontanée dans la source. Ce travail ouvre donc la voie au développement de sources de paires de photons corrélés fibrées de très haute qualité quantiqueQuantum telecommunication technologies rely on correlated photon pair sources, which are often based on the third-order nonlinear process of spontaneous four-wave mixing in silica-core photonic crystal fibres. A fibred architecture is advantageous because it minimizes the coupling losses between the optical source and the other components of quantum communication networks. Moreover, using a photonic crystal fibre rather than a conventional silica fibre offers the possibility of improving the photon generation (thanks to a small effective core area) and extending the wavelength coverage (thanks to dispersion management through the microstructuration design). However, the performances of silica-core photonic crystal fibre sources are limited in terms of quantum purity, because of the ubiquitous spontaneous Raman scattering process, which is a source of uncorrelated broadband noise photons in silica. We propose an original solution to this Raman problem by replacing the silica core by a liquid core, thanks to a hollow-core photonic crystal fibre filled with a nonlinear liquid. We actually performed the first experimental demonstration of the generation of correlated photon pairs in a liquid-core fibre, and demonstrated that, thanks to the specific Raman properties of liquids (which usually exhibit thin-line Raman spectra), it is possible to reduce the Raman noise level by several orders of magnitude. This work opens the way for the development of high quantum quality correlated photon pair fibred sources
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Al, Haj Mohammad. "Modèles discrets de dislocations : ondes progressives et dynamique de particules." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1001/document.
Abstract:
Ce travail se concentre sur l'étude de la dynamique des dislocations dans le réseau cristallin et il est découpé en deux parties : la première partie porte sur les mouvements horizontaux d'une chaîne d'atomes en interaction contenant une dislocation. Bien que, la deuxième partie traite de l'accumulation de dislocations formant ce qu'on appelle des murs de dislocations. Dans la première partie, nous considérons une généralisation complètement nonlinéaire des équations de diffusion de réaction discrète également appelée “modèles de Frenkel-Kontorova complètement amortis” qui décrivent la dynamique des défauts cristallins (dislocations) dans un réseau. Nous étudions à la fois : les non-linéarités bistable et monostable. Dans des conditions suffisantes, nous montrons l'existence et l'unicité des ondes progressives pour le cas de non-linéarité bistable. Pour le cas monostable, nous étudions l'existence de la branche des solutions d'ondes progressives pour une non-linéarité Lipschitz général. Nous montrons également que la vitesse minimale est positive et délimitée ci-dessous. Dans cette partie, nous étudions aussi la généralisation du modèle de Frenkel-Kontorova pour laquelle nous pouvons ajouter un paramètre de force motrice. Nous illustrons également, dans ce cas, la variation de la vitesse de propagation des ondes progressives en fonction du paramètre de force. Dans la deuxième partie, nous étudions l'accumulation des dislocations dans les murs de dislocations. Nous montrons en fait la convergence de plusieurs dislocations qui interagissent sur les murs de dislocations. Nous présentons aussi les résultats de quelques expériences numériques qui confirment les résultats théoriques que nous obtenonsThis work focuses on the study of the dislocation dynamics in the crystal lattice and it is splitted into two parts : the first part is concerned with the horizontal motion of a chain of interacting atoms containing a dislocation. While, the second part deals with the accumulation of dislocations forming what is known as walls of dislocations. In the first part, we consider a fully nonlinear generalization of the discrete reaction diffusion equations “fully overdamped Frenkel-Kontorova models” that describe the dynamics of crystal defects (dislocations) in a lattice. We study both : the bistable and the monostable non-linearities. Under sufficient conditions, we show the existence and uniqueness of traveling wave solution for the bistable non-linearity case. For the monostable case, we study the existence of branch of traveling waves solutions for general Lipschitz non-linearity. We also prove that the minimal velocity is non-negative and bounded below. In this part, we as well study the generalization of Frenkel-Kontorova model for which we can add a driving force parameter. We also illustrate, in this case, the variation of the velocity of propagation of traveling waves in terms of the parameter force. In the second part, we study the accumulation of dislocations in walls of dislocations. We prove actually the convergence of several interacting dislocations to walls of dislocations. We also present results of some numerical experiments that confirm the theoretical results that we obtain
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Lafontaine, David. "Effets dispersifs et asymptotique en temps long d'équations d'ondes dans des domaines extérieurs." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4067/document.
Abstract:
L'objet de cette thèse est l'étude des équations de Schrödinger et des ondes, à la fois linéaires et non linéaires, dans des domaines extérieurs. Nous nous intéressons en particulier aux inégalités dites de Strichartz, qui sont une famille d'estimations dispersives mesurant la décroissance du flot linéaire, particulièrement utiles à l'étude des problèmes non linéaires correspondants. Dans des géométries dites non-captantes, c'est à dire où tous les rayons de l'optique géométrique partent à l'infini, de nombreux résultats montrent que de telles estimations sont aussi bonnes que dans l'espace libre. D'autre part, la présence d'une trajectoire captive induit nécessairement une perte au niveau d'une autre famille d'estimations à priori, les estimations d'effet régularisant et de décroissance locale de l'énergie, respectivement pour Schrödinger et pour les ondes. En contraste de quoi, nous montrons des estimations de Strichartz sans perte dans une géométrie captante instable : l'extérieur de plusieurs obstacles strictement convexes vérifiant la condition d'Ikawa. La seconde partie de cette thèse est dédiée à l'étude du comportement en temps long des équations non-linéaires sous-jacentes. Lorsque le domaine dans lequel elles vivent n'induit pas trop de concentration de l'énergie, on s'attend à ce qu'elles diffusent, c'est à dire se comportent de manière linéaire asymptotiquement en temps. Nous montrons un tel résultat pour les ondes non linéaires critiques à l'extérieur d'une classe d'obstacles généralisant la notion d'étoilé. A l'extérieur de deux obstacles strictement convexes, nous obtenons un résultat de rigidité concernant les solutions à flot compact, premier pas vers un résultat général. Enfin, nous nous intéressons à l'équation de Schrödinger non linéaire, dans l'espace libre, mais avec un potentiel. Nous montrons que les solutions diffusent si l'on prend un potentiel répulsif, ainsi qu'une somme de deux potentiels répulsifs ayant des surfaces de niveau convexes, ce qui fournit un exemple de diffusion dans une géométrie captante analogue à l'extérieur de deux convexes strictsWe are concerned with Schrödinger and wave equations, both linear and non linear, in exterior domains. In particular, we are interested in the so-called Strichartz estimates, which are a family of dispersive estimates measuring decay for the linear flow. They turn out to be particularly useful in order to study the corresponding non linear equations. In non-captive geometries, where all the rays of geometrical optics go to infinity, many results show that Strichartz estimates hold with no loss with respect to the flat case. Moreover, the local smoothing estimates for the Schrödinger equation, respectively the local energy decay for the wave equation, which are another family of dispersive estimates, are known to fail in any captive geometry. In contrast, we show Strichartz estimates without loss in an unstable captive geometry: the exterior of many strictly convex obstacles verifying Ikawa's condition. The second part of this thesis is dedicated to the study of the long time asymptotics of the corresponding non linear equations. We expect that they behave linearly in large times, or scatter, when the domain they live in does not induce too much concentration effect. We show such a result for the non linear critical wave equation in the exterior of a class of obstacles generalizing star-shaped bodies. In the exterior of two strictly convex obstacles, we obtain a rigidity result concerning compact flow solutions, which is a first step toward a general result. Finally, we consider the non linear Schrödinger equation in the free space but with a potential. We prove that solutions scatter for a repulsive potential, and for a sum of two repulsive potentials with strictly convex level surfaces. This provides a scattering result in a framework similar to the exterior of two strictly convex obstacles
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Diallo, Souleymane. "Utilisation des non-linéarités Kerr et Brillouin dans les résonateurs à mode de galerie cristallins pour la synthèse de micro-ondes." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2028/document.
Abstract:
Les résonateurs à modes de galerie sont des cavités diélectriques qui supportent des modes à très haut facteur de qualité et à faible volume qui demeurent confinés à l'interface air-diélectrique pour des durées pouvant atteindre voire dépasser la microseconde. L'intérêt de ce fort confinement des modes pour de longues durées est l'accentuation de l'interaction lumière-matière. Par conséquent, de nombreuses interactions non-linéaires telles que l'effet Kerr ou encore l'effet Brillouin à des puissances seuil inversement proportionnelles au carré voire au cube du facteur de qualité du résonateur ont lieu en son sein. Ces propriétés donnent accès à de nombreuses applications dans des domaines divers et variés tels que la spectroscopie, les télécommunications ou encore les micro-ondes. Les travaux de cette thèse ont pour but d'exploiter les non-linéarités Kerr et Brillouin dans les résonateurs à mode galerie à la longueur d'onde de 1550 nm afin de générer des micro-ondes ultra-stables à des fréquences comprises entre 5 et 30 GHz. Le premier chapitre introduit la théorie, la fabrication, le couplage et la caractérisation de résonateurs à des modes de galerie. Le second chapitre concerne la génération de micro-ondes. Nous y présentons nos résultats expérimentaux, la modélisation numérique de peignes de Kerr, ainsi que l'analyse d'instabilités oscillatoires d'origine thermique observées lors de nos travaux expérimentaux, puis nous concluons. Le dernier chapitre traite de l'interaction photons-phonons via le processus de diffusion Brillouin stimulée dans ces mêmes expérimentaux ainsi que le modèle temporel que nous avons développé pour suivre la dynamique de l'onde transmise et de celle rétrodiffusée. Le dernier chapitre conclue nos travaux. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont été financé par l'European Research Council dans le cadre du projet NextPhaseWhispering galery mode resonators are dielectric cavities that support modes with ultra-high quality factor and small volume that remain confined in their inner periphery for time duratioons that can be as long as few microseconds. The strong confinement of these modes for such long durations strongly enhances nonlinear effect suchs as Kerr effect or Brillouin effect. These resonators can therefore be used for several applications such as spectroscopy, telecommunications or microwave generation. The objective of this thesis is to use Kerr and Brillouin nonlinearities in these resonators at the laser wavelength of 1550 nm, in order to generate high spectral purity microwave signals with frequencies rangong fros 5 to 30 GHz. The first chapter oh the thesis intriduces the theory, fabrication, coupling and characterisation of whispering gallery mode resonators. The second chapter is about the generation of Kerr optical frequency combs in these resonators and their application to the generation of microwave signals. We present our experimental resuktsdn the numerical modelling of Kerr combs, the analysis of oscillatory instabilities (due to thermal effect) observed during our experiments, and conclue. The third chapter concerns photon-phonon interactions via stimulated Brillouin scattering in these resonators and their application to the generation of microwave signals. We present our experimental results and the temporal model that we developed to track the dynamics of the forward and backscattered fields. The last chapter conclude the thesis. The research presented in this thesis has benne funded by the European Research Council through the project Nextphase
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Vedadi, A. "Etude et applications des amplificateurs paramétriques à fibre optique." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00544865.
Abstract:
Depuis l'avènement en Perse, il y a 2500 ans, du service postal, la capacité à transmettre un maximum d'information sur une longue distance et en un minimum de temps s'avère être une des quêtes de l'Homme. Aujourd'hui, les moyens de télécommunications modernes font parti de notre quotidien et nous permettent de partager quasi-instantanément de la voix, de l'image ou du texte avec un interlocuteur situé à des milliers de kilomètres. Le cadre général dans lequel s'insère ce manuscrit de thèse est celui de l'étude de la couche physique des télécommunications, mais de façon plus précise, celui de la recherche d'outils de traitement tout-optique de l'information destinés particulièrement aux futurs systèmes de transmission à à très haut débit. En effet, de nombreuses recherches ces dernières années ont montré la variété d'applications possibles à partir de l'amplification paramétrique, une nouvelle technique d'amplification sur fibre optique offrant une très grande bande passante. Nous présentons dans ce manuscrit une étude théorique des amplificateurs paramétriques utilisant deux lasers de pompe. Nous analyserons également le bruit et la distorsion des signaux de télécommunications apporté par la modulation de phase des pompes, requise pour supprimer la rétro-diffusion Brillouin stimulée dans toute fibre optique. Nous donnerons la démonstration théorique que deux ondes pompes modulées en opposition de phase annulent toute distorsion des signaux. Nous présenterons également une mise en oeuvre expérimentale d'un amplificateur paramétrique optique, intégrant un nouveau modulateur de phase double réalisé en partenariat avec la société Photline Technologies. Celui-ci nous a permis de démontrer une qualité d'amplification optique ainsi qu'une conversion de longueur d'onde quasi-transparente. La troisième partie présente ce qui constitue, à notre connaissance, la première mesure distribuée du gain paramétrique le long de la fibre optique servant de milieu amplificateur. Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l'Ecole Fédérale Polytechnique de Lausanne (EPFL), en Suisse. Ils sont basés sur l'analyse Brillouin dans le domaine temporel. La quatrième et dernière partie de ce manuscrit relate une étude théorique et numérique d'une boucle à réplication d'impulsion laser intégrant un amplificateur paramétrique. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'un contrat avec le Commissariat à l'Energie Atomique (CEA). L'originalité de cette étude réside dans l'exploitation des amplificateurs paramétriques dans la fenêtre de longueurs d'ondes autour de 1 μm en utilisant des fibres à cristal photonique.
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Ngo, Duc Duy. "Optique non-linéaire et équation des ondes non-linéaire semi-classique." Nice, 2006. http://www.theses.fr/2006NICE4074.
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Foulon, Michel-François. "Métamatériaux térahertz en régime linéaire et non linéaire." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10121/document.
Abstract:
Des circuits dits métamatériaux sont étudiés théoriquement et caractérisés à des fréquences de l'ordre de la centaine de gigaHertz. Des méthodes de caractérisation fréquentielle et temporelle (électro-optique) sont utilisées pour mettre en évidence leur caractère gaucher. Pour ces études, deux approches de métamatériaux ont été considérées : - la première est basée sur la fabrication de réseaux de micro résonateurs et de fils métalliques visant un fonctionnement à 100 gigaHertz et démontre expérimentalement la présence d'une bande de dispersion main gauche par mesure vectorielle. - la seconde approche exploite les effets d'avance de phase qu'il est possible de mettre en évidence pour une ligne de transmission chargée périodiquement d'une capacité série et d'une inductance en parallèle. La spécificité de cette étude est une approche temporelle cohérente. Dans ces conditions, il est possible de visualiser directement une avance de phase, et donc le caractère main gauche, dans le domaine temporel. Ces résultats sont confirmés dans le domaine fréquentiel par transformées de Fourier calculées jusque 1 TeraHertz. Les propriétés non linéaires de ces circuits sont ensuite étudiées en introduisant une non linéarité en régime guidé par l'intermédiaire d'un composant dit HBV en régime varactor. L'extension de cette dernière étude au cas d'un régime non linéaire est abordée par le biais de la caractérisation dynamique d'un composant HBV. Nous terminons ce travail en proposant deux types de régime non linéaire pour une ligne gauchère dans laquelle un composant varactor est introduit. Il s'agit respectivement de la génération d'harmoniques et de l'amplification paramétriqueArtificial materials so called «metamaterials» are studied theoretically and characterized at few hundred of GigaHetrz frequencies. Frequencial and temporal (electro-optic) methods are used to prove their left handed behaviour. For this study, two approaches have been considered : - the first one is based on the fabrication of micro-resonators and metallic wires arrays aiming at operating at 100 GHz. An experimental evidence of a left handed dispersion branch is then made from vectorial analysis. - the second approach takes profit of phase advance effects that can be obtained from a transmission line periodically loaded with a series capacitance and a parallel inductance. The specificity of this study is a coherent time domain approach that allows us to directly visualize a phase advance and the corresponding left handed behaviour. Those results are confirmed by the calculations of Fourier transforms up to 1 TeraHertz. Non linear properties of those circuits are then studied by introducing a non linearity by the mean of a Heterostructure Barrier Varactor component. The extension of this study to the non linear regime is treated via the dynamic characterization of this component. Finally, two types of non linear regimes are studied for a left handed transmission line loaded with HBV diodes with respectively harmonic generation and parametric amplification
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Hmima, Abdelhamid. "Dynamique non-linéaire dans les oscillateurs optoélectroniques micro-ondes." Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA2042.
Abstract:
Ces travaux s'inscrivent dans les efforts menés pour améliorer les performances des Oscillateur Électro-optique ou Opto electronic Oscillator (OEO) à ligne à retard à fibre optique permettant de générer un signal dans la gamme micro-onde. Il a été récemment introduit et a attiré l'attention de plusieurs équipes de recherche dans le monde à cause de sa grande pureté spectrale, notamment pour les applications radars micro-ondes et les systèmes de géolocalisation. Nous avons étudié cette architecture classique utilisant une ligne à retard optique, afin d'aborder les spécificités de l'OEO à l'interface du domaine temps-fréquence et de l'optique. Les niveaux de stabilité de fréquence délivrées par l'OEO sont intéressants. C'est pourquoi nous avons exploré les potentialités d'une nouvelle architecture d'OEO qui tire profit de la dynamique non-linéaire. En effet cette architecture permet de délivrer en plus du signal micro-onde, des impulsions optiques de très courte durée et de faible gigue temporelle. Cela est rendu possible par les propriétés spectrales de l'OEO et par l'introduction des techniques de compression temporelle et de régénération optique. Ces impulsions fonctionnent aux longueurs d'onde des télécommunications, en particulier à1. 55 ffm. Ce type d'OEO à compression peut être dédié aux systèmes de multiplexage temporel. Nous avons déterminé expérimentalement une pureté spectrale respectivement de -60 et -140 dBc/Hz à 101 et 2ff104 Hz de la porteuse à 10 GHz. Les impulsions optiques générées à un taux de répétition de 10 GHz ont des durées de 4. 1 ps, avec une gigue temporelle respectivement de 2. 7 et 83 fs dans les intervalles [1 - 10 kHz] et [10 Hz – 100 kHz]. Cela ouvre la voie à l'utilisation d'autres phénomènes non-linéaires pour améliorer la pureté spectrale des oscillateurs micro-ondesThis work is part of the effort undertaken in order to improve the performance of optoelectronic oscillators (OEOs) with delay line optical _ber. This OEO was recently introduced and rapidly gained a great interest for several research laboratories in the world. This is due to its great spectral purity which is required for micro-wave radars and geolocalisation systems. We studied the standard architecture using optical _ber delay line in order to deal with the speci_cs of the OEO at time-frequency and optics domain interface. Frequency stability levels achieved by the OEO are interesting. Therefore we explored the potential of a new architecture of OEO that takes advantage on nonlinear dynamics. Indeed this architecture can deliver in addition of the microwave signal, optical pulses with very short duration and low time jitter. This is made possible by the spectral properties of the OEO and the by introducing temporal compression and optical regeneration techniques. These pulses operate at telecommunications wavelengths, particularly at 1:55 _m. This type of OEO with optical compression can be dedicated to Optical Time Division Multiplexing (OTDM) systems. We have experimentally determined a spectral purity, respectively, -60 and -140 dBc/Hz at 101 and 2_104 Hz from 10 GHz carrier. The optical pulses generated at 10 GHz repetition rate have 4. 1 ps durations with a time jitter of 2. 7 and 83 fs respectively in the ranges [1 to 10 kHz] and [10 Hz to 100 kHz]. This work opens the way to the use of other nonlinear phenomena to improve the spectral purity of microwave oscillators
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Heiderich, Anne. "Diffusion multiple en milieu non linéaire ou anisotrope." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10200.
Abstract:
Cette these est composee de trois parties: 1) une etude analytique de la retrodiffusion coherente de la lumiere en milieu desordonne et faiblement non lineaire: en utilisant une equation auto-consistante du type bethe-salpeter pour l'intensite moyenne, nous calculons le cone de retrodiffusion en milieu non lineaire. Le domaine de validite de la theorie est obtenu et discute. De plus, nous calculons le cone de retrodiffusion pour une couche mince non lineaire immergee dans un milieu lineaire. 2) une etude analytique du champ moyen dans des cristaux liquides en phase nematique orientee en presence des fluctuations thermiques de l'orientation des molecules (la solution de l'equation de dyson): l'operateur de masse en fonction du vecteur d'onde est calcule d'abord dans une approximation scalaire, puis pour un champ vectoriel. (seule sa partie imaginaire en fonction de la direction etait connue. ) l'influence des fluctuations a longue portee est discutee. Puis nous obtenons les lois de dispersion renormalisees, la longueur de diffusion, la fonction spectrale et le champ moyen. 3) une simulation numerique de type monte carlo de l'intensite moyenne dans ces materiaux (la solution de l'equation de bethe-salpeter): nous avons ecrit un code de simulation numerique de type monte carlo, afin d'etudier le transfert radiatif dans les nematiques. Celui-ci nous permet de simuler la polarisation de la lumiere en regime de diffusion multiple, le coefficient de transmission, le cone de retrodiffusion spacialement anisotrope, la distribution des temps de vol et le tenseur du coefficient de diffusion. Les resultats sont discutes et en partie compares avec un calcul analytique realise par van tiggelen
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Barthelet, Pierre. "Dynamique non linéaire des ondes interfaciales entre deux fluides cisaillés." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT104H.
Abstract:
La stabilite de l'interface entre deux fluides visqueux cisailles a ete etudiee experimentalement dans un canal annulaire de section rectangulaire imposant une condition de periodicite spatiale. Le cisaillement des fluides est obtenu par le deplacement de la paroi superieure, realisant ainsi un ecoulement de couette. Deux types d'ondes interfaciales ont ete mis en evidence: une onde longue, de longueur d'onde grande devant l'epaisseur des couches fluides et une onde courte dont la longueur d'onde est de meme ordre de grandeur que l'epaisseur des couches fluides. Ces deux types d'ondes sont en general supercritiques. Des cartes experimentales de stabilite marginale pour ces deux instabilites sont presentees. La dynamique non lineaire de l'instabilite de l'onde longue a ete analysee en detail en utilisant une technique de demodulation par transformee de hilbert. Au voisinage du seuil d'instabilite, les observations confirment la validite des previsions theoriques pour les systemes fortement confines. Des imulations numeriques d'une equation modele de l'interface derivee de l'equation de kuramoto-sivashinsky ont permis de rendre compte qualitativement des comportements observes meme loin du seuil d'instabilite. L'analyse de la dynamique non lineaire de l'onde courte a permis de mettre en evidence une instabilite secondaire de grande longueur d'onde conduisant a des annihilations de longueurs d'onde lorsque la vitesse de la paroi superieure augmente. Ces annihilations precedent la transition vers un etat de chaos spatio-temporel. Lorsque l'onde longue et l'onde courte sont simultanement presentes, leur interaction conduit a la disparition de l'onde longue. Une modulation de la frequence de l'onde courte couplee a une deformation de grande longueur d'onde de l'interface apparait ensuite rapidement
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Hajj, Chehade Hana. "Contribution aux problèmes de diffusion non linéaire en hydrologie." Amiens, 2013. http://www.theses.fr/2013AMIE0103.
Abstract:
Dans cette thèse, nous modélisons l'interface (interface abrupte) qui se forme naturellement entre l'eau douce continentale et l'eau salée qui provient de la mer dans un aquifère côtier confiné homogène. Nous montrons l'existence et l'unicité des solutions radiales. Nous considérons ensuite un problème vraiment non linéaire dont l'équation de l'interface fait partie et on prouve des estimations a priori du gradient ; on donne diverses applications telles l'équation de type milieu poreux et l'équation de diffusion doublement non linéaire. Pour cette dernière équation, on présente des solutions auto-similaires et on vérifie les bornes uniformes sur le gradient des solutions. Enfin, on ajoute un terme source et on étudie selon ce terme l'existence d'ondes voyageusesIn this thesis, we model the interface (sharp interface) that exists naturally between sea water and fresh water in a homogenous confined coastal aquifer. We prove existence and uniqueness of some radial solutions. We consider then a fully nonlinear parabolic problem that generalizes the interface problem and prove a priori gradient estimates. Many applications are given such that the porous medium problem and the doubly nonlinear diffusion problem. For the last problem, we present too the self similar solutions and verify then the gradient estimates. Finally, we study existence of travelling waves for the interface equation with some source term
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Baccouche, Yousra. "Caractérisation non linéaire de l'endommagement des matériaux composites par ondes guidées." Phd thesis, Université du Maine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00840424.
Abstract:
La sensibilité des méthodes acoustiques non-linéaires à la présence ainsi qu'à l'évolution des microendommagements a été prouvée dans différents travaux sur une large gamme de matériaux. Parmi les méthodes appliquées figure la résonance non-linéaire dont la sensibilité à l'endommagement est prouvée pour un seul mode de vibration à travers la décroissance de la fréquence de résonance ƒ et celle facteur de qualité Q en fonction de la déformation dynamique. Ainsi, les paramètres non-linéaires hystérétiques (NLH) ƒ et Q ne sont connus que dans une gamme fréquentielle réduite. Le présent travail de thèse propose l'utilisation d'une approche originale permettant de suivre la dispersion des paramètres ƒ et Q à travers la génération d'ondes guidées dans des plaques en composites à matrices polymère et métallique. De plus, l'approche en ondes guidées a également permis de définir un nouveau paramètre NLH V liée au mode de Lamb A0. L'un des résultats originaux de ce travail est que le rapport V/ƒ s'avère constant (~ 2) quelle que soit la fréquence considérée et ce pour les deux types de composites. Ce résultat prometteur montre pour la première fois qu'il est possible de généraliser le comportement NLH dans les structures en plaques moyennant le formalisme de Lamb. Finalement, le travail de thèse s'est également intéressé à la définition d'un nouveau paramètre NLH large bande, noté ∆S, afin de suivre la sensibilité du spectre de vibration à l'endommagement. Les mesures ont montré que ∆S pouvait se distinguer de par une réponse pouvant être nonlinéaire dès les premiers niveaux d'excitation ou à partir d'un niveau seuil. Ce résultat très prometteur montre à quel point il est important d'élargir le domaine fréquentiel pour une détection précoce de l'endommagement et ce même à des niveaux d'excitation où l'on croyait le matériau se comporter de façon linéaire.
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Kasparian, Jérôme. "ÉTUDE DE SPECTROSCOPIE LINÉAIRE ET NON-LINÉAIRE D'AÉROSOLS ATMOSPHÉRIQUES." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011446.
Abstract:
Les aérosols atmosphériques sont une composante essentielle de la pollution urbaine et un agent clé de la physico-chimie de l'atmosphère. Néanmoins, ils sont très mal caractérisés et de nouvelles méthodes d'étude sont nécessaires. Dans ce but, le travail présenté suit trois axes.Le premier axe est la mesure quantitative des aérosols urbains au-dessus de Lyon par une nouvelle méthode combinant la télédétection optique par lidar et l'analyse de particules prélevées par impaction sur des filtres classiques. La composition et la distribution de taille des aérosols prélevés sont déterminés par microscopie optique et microanalyse. Ces informations servent à calculer les coefficients d'extinction et de rétrodiffusion grâce à un algorithme dont la particularité est de prendre en compte la nature fractale des plus petites particules.
Ce calcul permet de calibrer l'inversion du signal Lidar. Cette méthode combine ainsi la richesse des informations issues des filtres avec la souplesse du lidar qui donne accès à la dynamique spatiale et temporelle de la concentration globale des aérosols. Simultanément, une étude épidémiologique est effectuée sur l'exposition de volontaires aux aérosols, au travers d'une collaboration avec de Département d'Écologie Urbaine de la Ville de Lyon.
Parallèlement, en vue de mesurer l'efficacité des processus chimiques hétérogènes à la surface des aérosols, nous développons une enceinte de simulation permettant d'étudier une particule isolée. Dans ce but, nous avons mis au point des méthodes d'analyse optique non-destructive des particules, piégées dans un champ électrique. Nous mesurons leur taille à partir de la figure de diffusion de Mie, leur composition par spectroscopie micro-Raman, et leurs paramètres optiques utiles à l'inversion des signaux lidar grâce à une sphère intégratrice.
Enfin, les gouttes sphériques microscopiques se comportent comme des microcavités qui amplifient considérablement les processus optiques non-linéaires. Dans le but de développer de nouvelles techniques de détection, nous avons étudié la diffusion non-linéaire par des gouttes d'eau dont le rayon est de quelques dizaines de microns, et en particulier la génération de troisième harmonique pompée par un laser à impulsions ultrabrèves. La distribution angulaire correspondante est considérablement plus simple que celle de la diffusion de Mie linéaire, et dépend peu de la taille des gouttes. Par ailleurs, nos résultats suggèrent que les longueurs relatives de l'impulsion et de la cavité pourraient avoir une importance capitale dans la génération des processus stimulés. Ceci nous conduit à envisager un lidar non-linéaire qui serait sélectivement sensible aux particules de petites tailles.
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Paquerot, Jean-François. "Dynamique non linéaire des ondes de pression sanguine dans les grosses artères." Dijon, 1995. http://www.theses.fr/1995DIJOS041.
Abstract:
Nous étudions la propagation de l'onde de pression sanguine et de l'onde de pouls qui l'accompagne dans les artères de diamètre important, à partir d'un modelé non linéaire dans lequel le sang est assimile à un fluide incompressible circulant à l'intérieur de tuyaux extensibles aux propriétés élastiques non linéaires. Notre démarche s'est divisée en deux grandes sections: la construction puis la validation d'un modèle et la recherche des phénomènes à considérer en vue d'une description quantitative de l'écoulement. Dans la limite d'un fluide idéal et pour des paramètres vasculaires lentement variables, une équation de type boussinesq est obtenue. Les résultats de nos simulations numériques révèlent que, malgré sa simplicité, le modèle procure une description satisfaisante de la dynamique du pulse de pression puisque nous avons observé que la vitesse de propagation de l'onde était dépendante de son amplitude. De plus, nous montrons que ces deux faits sont fortement lies a l'augmentation du module d'young des vaisseaux avec la distance. Parallèlement, nous avons pu apprécier l'influence de la décroissance du diamètre artériel sur la compression et le raidissement du front de l'onde. Ensuite, nous complétons notre modèle et montrons comment certains effets, lies aux propriétés trimensionnelles du fluide, a la présence d'une couche épaisse de tissus entourant le vaisseau et aux efforts mécaniques auxquels l'artère est soumise, influent sur la dynamique du pulse de pression. La dispersion présente dans le système cardiovasculaire provenant alors en grande majorité de ces effets inertiels
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Vu, Quang Anh. "Evaluation du béton d'enrobage par acoustique non linéaire et ondes de surface." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4712/document.
Abstract:
Cette thèse s’inscrit dans le contexte des contrôles non destructifs du béton par ultrasons. Nous focalisons notre étude sur les mesures en acoustique non linéaire qui permettent d’ausculter le béton à l’échelle mésoscopique où les ondes interagissent avec les microfissures et le réseau de porosité. Les paramètres associés sont connus comme étant beaucoup plus sensibles que ceux issus des mesures linéaires. Le béton est un matériau hétérogène et complexe, ce qui présente un comportement fortement non linéaire croissant avec l’état endommagé.Nous développons dans cette thèse un type de mesure non linéaire : Dynamic Acousto-Elastic Testing (DAET). Cette technique fondée sur le principe d’une excitation dynamique du matériau, utilise les ondes ultrasonores pour suivre la variation du comportement élastique en fonction de l’amplitude d’excitation. Nous focalisons notre étude sur le problème du béton d’enrobage qui tient un rôle essentiel dans la durée de vie d’une structure de génie civil. Nous étudions l’interaction des mesures non linéaires par DAET avec les ondes de Rayleigh qui se propagent dans le béton d’enrobage. Nous montrons la sensibilité importante de l’évolution de paramètres non linéaires en fonction de l’endommagement thermique et de la carbonatation.Par la suite, nous proposons une nouvelle méthodologie de la mesure DAET, dans laquelle la vibration transitoire est générée par un impact et les ondes sont générées en continue. Nous présentons différentes applications de la méthode proposée, incluant le cas des éprouvettes de grandes dimensions. Cette approche ouvre de larges possibilités de transposer les mesures pour une application sur siteThis thesis is related to the field of nondestructive evaluation of concrete by ultrasound. We focus our study on nonlinear acoustic-based measurements that allow the concrete auscultation at mesoscopic scale where waves interact with microcracks and porosity network. The nonlinear parameters are known to be much more sensitive than those from linear measurements. Concrete is a heterogeneous and complex material. Its behavior is highly nonlinear with increasing damaged state.We develop in this thesis a type of nonlinear measurement: Dynamic Acousto-Elastic Testing (DAET). This technique is based on the principle of a dynamic excitation of the material, using ultrasounds to follow the variation of the elastic behavior depending on the excitation amplitude. We focus our study on the problem of concrete cover which holds a key role in the life of a civil engineering structure. We study the interaction of the DAET measurement with the Rayleigh waves which propagate in the concrete cover. We show the high sensitivity evolution of non-linear parameters in function of thermal damage and carbonation.Subsequently, we propose a new methodology of DAET measurement, in which the transient vibration is generated by an impact and ultrasounds are generated continuously. We present different applications of the proposed method including the case of large specimens. This approach opens broad possibilities of transposing measurements for on-site application
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Seck, Ousmane. "Sur un modèle de diffusion non linéaire en dynamique des populations." Nancy 1, 1986. http://www.theses.fr/1986NAN10162.
Abstract:
Les équations d'évolution. Étude dans L**(1) de solutions particulières. Les résultats d'existence connus. Estimations à priori. Relaxation des hypothèses de régularité et de compatibilité. Relaxation des hypothèses de stricte positivité
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Attouchi, Amal. "Etude qualitative des équations de Hamilton-Jacobi avec diffusion non linéaire." Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132022/document.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à l’étude des propriétés qualitatives de solutions d’une équation d’évolution de type Hamilton-Jacobi avec une diffusion donnée par l’opérateur p-Laplacien. On s’attache principalement à l’étude de l’effet de la diffusion non-linéaire sur le phénomène d’explosion du gradient. Les principales questions qu’on étudie portent sur l’existence locale, régularité, profil spatial d’explosion et la localisation des points d’explosion. En particulier on montre un résultat d’explosion en seul point du bord. Dans le chapitre 4, on utilise une approche de solutions de viscosité pour prolonger la solution explosive au delà des singularités et on étudie son comportement en temps grands. Dans l’avant dernier chapitre on s’intéresse au caractère borné des solutions globales du problème unidimensionnel. Dans le dernier chapitre on démontre une estimation de gradient locale en espace et on l’utilise pour obtenir un résultat de type Liouville. On s’inspire et on compare nos résultats avec les résultats connus pour le cas de la diffusion linéaireThis thesis is devoted to the study of qualitative properties of solutions of an evolution equation of Hamilton-Jacobi type with a p-Laplacian diffusion. It is mainly concerned with the study of the effect of the non-linear diffusion on the gradient blow-up phenomenon. The main issues we are studying are: local existence and uniqueness, regularity, spatial profile of gradient blow-up and localization of the singularities. We provide examples where the gradient blow-up set is reduced to a single point. In Chapter 4, a viscosity solution approachis used to extend the blowing-up solutions beyond the singularities and an ergodic problem is also analyzed in order to study their long time behavior. In the penultimate chapter, we address the question of boundedness of global solutions to the one-dimensional problem. In the last chapter we prove a local in space, gradient estimate and we use it to obtain a Liouville-type theorem