Academic literature on the topic 'Haute résolution spectrale'

L’observation de la Terre à l’échelle locale nécessite de disposer d’images hautement résolues spatialement et spectralement. Les capteurs ne pouvant offrir simultanément de telles résolutions, une solution consiste à exploiter des images acquises par deux instruments optiques différents. Les méthodes de pansharpening hyperspectral, notamment, permettentde combiner une image panchromatique, à haute résolution spatiale, avec une image hyperspectrale, à haute résolution spectrale, afin de générer une nouvelle image hautement résolue spatialement et spectralement. De telles méthodes présentent cependant certaines limitations, en particulier le traitement des pixels mixtes. Cet article présente une nouvelle méthode de pansharpening hyperspectral appelée Spatially Organized Spectral Unmixing (SOSU) et adaptée au traitement de tels pixels. Les performances de cette méthode sont mesurées sur des données synthétiques puis réelles (simulées à partir d’acquisitions aéroportées), à l’aide de critères spatiaux, spectraux et globaux, afin d’évaluer l’apport du traitement des pixels mixtes. En particulier, cet apport est confirmé dans le cas d’un paysage périurbain par une augmentation de près de dix pourcents du taux de pixels mixtes améliorés avec SOSU, par rapport à la méthode utilisée comme référence.

Cet article présente un aperçu des applications et des besoins de données hyperspectrales recueillis par un groupe adhoc d'une vingtaine de scientifiques français et d'utilisateurs Civil et de la Défense (i.a. dual). Ce groupe connu sous l'acronyme GHS (Groupe de Synthèse en Hyperspectral) a défini les exigences techniques pour une mission spatiale de haute résolution en hyperspectral répondant aux besoins des thèmes suivants: la végétation naturelle et agricole, les écosystèmes aquatiques côtiers et lacustres, les géosciences, l'environnement urbain, l'atmosphère, la sécurité et la défense.La synthèse de ces exigences a permis de décrire les spécifications d'un satellite très innovant en terme de domaine spectral, de résolution spectrale, de rapport signal à bruit, de résolution spatiale, de fauchée et de répétitivité. HYPXIM est une mission hyperspectrale spatiale de nouvelle génération qui répond aux besoins d'une large communauté d'utilisateurs de données à haute résolution dans le monde.Les principaux points ont été étudiés dans la phase 0 (pré-phase A) menée par le CNES avec ses partenaires industriels (EADS-Astrium et Thales Alenia Space). Deux concepts de satellites ont été étudiés et comparés. Le premier, appelé HYPXIM-C, vise à obtenir le niveau de résolution le plus élevé possible (15 m) réalisable en utilisant une plateforme de microsatellite. Les objectifs du deuxième, appelé HYPXIM-P, sont d'atteindre une résolution spatiale supérieure d'un facteur deux en hyperspectral (7-8m), un canal panchromatique (2m) et de fournir une capacité en infrarouge hyperspectral (100 m) sur un mini satellite. La phase A HYPXIM a été récemment décidée. Elle démarre en 2012 en se concentrant sur le concept le plus performant. Le défi pour la mission HYPXIM qui a été sélectionnée est de concevoir un spectroimageur à haute résolution spatiale, sur un mini-satellite agile à moindre coût.Ces études préliminaires ouvrent des perspectives pour un lancement possible en 2020/21 en fonction du développement des technologies critiques.

La quatrième rocade d'Alger a fait l'objet d'une étude préliminaire de faisabilité géotechnique en 2009 à partir d'images SPOT5 Ortho Basic. Adoptant une démarche naturaliste, une étude comparative est menée entre ces images et les images PLEIADES XS et PAN. Cinq entités géologiques distinctes sont ainsi revisitées. La diversité des terrains rencontrés permet d'éprouver les deux types d'images selon leur résolution et leurs bandes spectrales. D'un point de vue géologique et à une échelle macroscopique, les deux satellites fournissent des images permettant une cartographie sommaire des linéaments. Les apports substantiels de PLEIADES concernent surtout le mode PAN pour une cartographie structurale précise. Pour une résolution du même ordre de grandeur que SPOTView (2m), le mode XS de PLEIADES met parfois mieux en valeur les différentes lithologies par un contraste spectral plus prononcé. Des objets géologiques de détails de l'ordre du mètre sont distinctement accessibles et quantifiables sur les images PAN de PLEIADES. Ainsi, dans la mesure où les études préliminaires doivent être les plus complètes et avancées possibles, il apparaît clairement que les images PLEIADES correspondent à un produit plus adapté puisque permettant une cartographie exhaustive de la géomorphologie des terrains rencontrés.

Dans ce travail nous étudions le flanc sud du volcan Merapi (Indonésie) dévasté par la grande éruption de 2010 (IEV 4). Nous poursuivons trois objectifs : (1) Identifier les dépôts pyroclastiques et de lahars grâce à la classification «orientée-objet» appliquée à trois images GeoEye-1 (1,64 m ; 15/10/2010 et 29/07/2011) et Pléiades (0,5 m ; 29/10/2012). Ces dépôts pyroclastiques comprennent les écoulements denses canalisés, ceux qui ont débordé des vallées et les déferlantes diluées à l'amont du bassin et sur les marges des vallées. (2) Suivre l'évolution temporelle de ces dépôts grâce aux indices spectraux calculés pour chaque image. Nous avons appliqué la classification orientée-objet aux indices spectraux, NDWI, NDVI et NDRSI (Indice Normalisée du Sol Rouge). Les résultats ont permis d'identifier 15 classes de dépôts pyroclastiques, de lahars et les zones affectés dans la vallée de Gendol-Opak ( Ì´80 km²), qui représentent 75% de classes obtenues par photo-interprétation de l'image et appuyées par des observations de terrain. Les indices NDWI et NDVI ont mis en évidence les zones affectées par les déferlantes (NDWI <0,2 et 0,1<NDVI<0,3) et la végétation indemne (0,2<NDWI<0,4; NDVI<0,16). Les indices NDWI et NDRSI ont permis de distinguer les dépôts canalisés (NDRSI<-0.3 et 0,1<NDWI<0,2) des zones couvertes par les lahars (NDRSI>0,3 et NDWI<0,1). Un NDRSI proche de 0 a été attribué à des dépôts «rougeâtres», probablement riches en scories oxydées. L'analyse bivariée des trois indices spectraux NDWI, NDVI et NDRSI a permis de suivre l'évolution temporelle post-éruption. Le graphe NDVI/NDWI en 2010 montre deux groupes : l'un attribué aux écoulements denses canalisés (NDVI et NDWI proches de 0), l'autre séparant les zones de forêt et rizières intactes de celles affectées par les déferlantes. Le graphe NDWI/NDRSI indique deux groupes différents, attribués aux dépôts riches en scories (NDRSI<0,1) et aux écoulements denses qui ont débordé (NDWI<0,12 et NDRSI<-0.3). En 2011 et 2012, les trois graphes NDVI/NDWI, NDWI/NDRSI et NDVI/NDRSI montrent deux groupes bien séparés (forêt et rizières) contrastant avec les dépôts de lahars et des écoulements denses qui avaient débordé sur les marges des vallées.

Le lancement réussi de Pléïades 1A dans la nuit du 16 au 17 décembre 2011 est un évènement clé, longtemps attendu, pour les utilisateurs d'imagerie satellitaire. Ce satellite d'observation de la Terre fournit des images optiques à haute résolution avec pour double objectif principal de satisfaire les nouveaux besoins des organismes de défense et des usagers civils (institutions, scientifiques, etc.). La mission consiste en l'observation optique de la Terre avec une résolution au nadir de 0,7 m en panchromatique, et de 2,8 m pour les quatre canaux multi-spectraux. La fauchée d'une image est d'environ 20 km. Le système est fondé sur l'utilisation d'un ensemble de technologies européennes nouvellement développées, qui composent le satellite. Grâce à la très grande agilité du satellite, le système optique fournit instantanément des images stéréoscopiques, avec différentes configurations possibles, ainsi que des mosaïques.La phase de recette du système s'est déroulée du lancement au mois de mars 2012. Elle a permis de vérifier séparemment chaque pièce et chaque fonction du satellite, afin de caractériser, régler et calibrer tous les modèles nécessaires pour obtenir les comportements et performances attendues. La validation thématique de Pléïades a été préparée depuis 2007 dans le cadre du programme d'accompagnement ORFEO, ce qui a permis le regroupement de nombreux organismes (IGN, BRGM, INRA, CNRS, Cemagref, CIRAD) et de prestataires de service (Astrium Geo-Information Services, ACRI, SERTIT).

Cette étude s'inscrit dans des programmes de recherche visant à surveiller spatialement l'effet des apports de produits résiduaires organiques sur les stocks de carbone des sols, et nécessitant pour cela le recueil de données spatialisées sur les systèmes de culture. L'objectif de cette étude est celui d'évaluer, au niveau d'organisation spatiale des parcelles culturales, l'apport des images satellitaires de Très Haute Résolution Spatiale (THRS) Pléiades à l'identification des cultures à des stades de développement précoce d'une part, à la détection des changements d'état de surface des sols nus liés aux opérations culturales, d'autre part. La région d'étude, vaste d'environ 4000 ha, dont 2100 ha de surface agricole utile, est située à l'ouest du territoire périurbain francilien de la Plaine de Versailles et du Plateau des Alluets (PVPA) (Yvelines). Environ 100 parcelles culturales ont fait l'objet d'observations de terrain synchrones des prises de vue des deux images Pléiades acquises les 3 et 24 avril 2013 et d'une image SPOT4 acquise le 2 avril 2013. La structuration géomatique de ces données acquises sur le terrain a servi à délimiter des zones susceptibles de servir à l'entraînement ou la validation des résultats de classification assistée par machine à support de vecteurs à noyau polynomial (pSVM). La classification pSVM a été mise en œuvre sur les 4 bandes spectrales assorties du NDVI pour les images monodates, et pour les 8 bandes spectrales assorties de 2 bandes NDVI pour l'image bi-temporelle Pléiades. Pour les classifications monodates des cultures, la précision totale atteint 87% pour l'image SPOT4 du 2 avril (6 classes), 79% pour l'image Pléiades du 3 avril (6 classes) et 85% pour celle du 24 avril (7 classes). Pour la classification bitemporelle (7 classes), la précision totale est de près de 80%, avec des cultures d'hiver très bien discriminées tandis que les confusions opèrent entre l'orge de printemps aux stades 2-3 feuilles et les sols nus préparés pour les autres cultures de printemps. A la date la plus précoce (2-3 avril), l'image Pléiades discrimine bien les opérations culturales (précisions utilisateur et producteur >77%), les jachères et les prairies et renseigne sur l'hétérogénéité spatiale des stades de développement des cultures, tandis que les céréales d'hiver et le colza sont mieux détectés sur l'image SPOT4 (précisions utilisateur et producteur >70%). Les images Pléiades apportent donc des informations complémentaires à celles des images multispectrales de haute résolution spatiale.

La fusion d'images multispectrales à très haute résolution spatiale (THR) avec des séries temporelles d'images moins résolues spatialement mais comportant plus de bandes spectrales permet d'améliorer la classification de l'occupation du sol. Elle tire en effet le meilleur parti des points forts géométriques et sémantiques de ces deux sources. Ce travail s'intéresse à un processus d'extraction automatique de la tache urbaine fondé sur la fusion tardive de classifications calculées respectivement à partir d'images satellitaires Sentinel-2 et SPOT-6/7. Ces deux sources sont d'abord classées indépendamment selon 5 classes, respectivement par forêts aléatoires et réseaux de neurones convolutifs. Les résultats sont alors fusionnés afin d'extraire les bâtiments le plus finement possible. Cette étape de fusion inclut une fusion au niveau pixellaire suivie d'une étape de régularisation spatiale intégrant un terme lié au contraste de l'image. Le résultat obtenu connaît ensuite une seconde fusion afin d'en déduire une tache urbaine : une mesure a priori de se trouver en zone urbaine est calculée à partir des objets bâtiments détectés précédemment et est fusionnée avec une classification binaire dérivée de la classification originale des données Sentinel-2.

Ce mémoire porte sur l'applicabilité des méthodes d'analyse spectrale à haute résolution fréquentielle. La première partie présente une unification des principales méthodes à partir de la résolution d'un problème de minimisation sous contraintes. La seconde partie, en s'appuyant sur des simulations multiples, étudie les problèmes de mise en œuvre associés d'une part aux méthodes et, d'autre part, aux signaux. Dans le premier cas, nous généralisons notamment les méthodes d'approximation du sous-espace signal afin qu'elles soient plus robustes vis-à-vis du choix du nombre de composantes, et proposons également une pondération qui évite ce choix. Dans le second cas, un prétraitement, consistant à former la matrice des données à l'aide des données et de leurs corrélations successives, est proposé. Dans le cas de signaux sinusoïdaux courts, il améliore le rapport signal sur bruit si celui-ci est faible. La troisième partie traite deux applications complémentaires, en l'occurrence des signaux de spectroscopie RMN et des fuseaux de sommeil de signaux EEG. Pour ces deux applications, nous proposons des méthodologies appropriées qui peuvent faire appel à la technique de filtrage-décimation afin de réduire la complexité numérique et d'améliorer la résolution. Le dernier chapitre fait le point sur les connaissances acquises et conduit à l'ébauche d'un guide utilisateur

Ce memoire concerne l'etude de signaux bidimensionnels modelisables par une somme d'exponentielles. Cette etude est realisee dans le cadre de l'analyse spectrale avant que ne soit consideree l'application radar. Les methodes a haute resolution presentees dans ce manuscript exploitent le modele du signal en utilisant la decomposition en sous-espaces signal et bruit relative aux donnees. La premiere partie porte sur l'estimation des frequences du signal via le calcul d'un spectre dans le cadre de la prediction lineaire. De nouveaux supports de prediction de type quart de plan sont introduits, ce qui ameliore l'allure du spectre et augmente la precision de l'estimation par rapport aux supports quart de plan classiques. La deuxieme partie concerne des techniques d'analyse spectrale qui estiment directement les frequences. Ces methodes reposent sur des proprietes d'invariance par translation relatives aux donnees. Les frequences correspondant a chaque dimension sont estimees separement avant que ne se pose le probleme de la formation des paires. Deux algorithmes fondes sur la diagonalisation conjointe de deux matrices sont proposes pour former les paires frequentielles de maniere efficace. La troisieme partie porte sur l'application des techniques precedentes a la localisation des points brillants d'une cible dans le contexte de la furtivite radar. Nous proposons un critere empirique pour determiner le nombre d'exponentielles, ainsi qu'un pre-traitement du signal qui consiste en une decomposition en sous-bandes frequentielles suivie d'un sous-echantillonnage. Cela permet d'augmenter la precision des etapes de detection et d'estimation.

L'étude de nombreux phénomènes astronomiques repose sur la recherche de périodicités dans des séries temporelles (courbes de lumière ou de vitesse radiale). En raison des contraintes observationnelles, la couverture temporelle des données résultantes est souvent incomplète, présentant des trous périodiques ainsi qu'un échantillonnage irrégulier. L'analyse du contenu fréquentiel de telles séries basée sur le spectre de Fourier s'avère alors inefficace et les méthodes heuristiques de déconvolution de type CLEAN, couramment utilisées en astronomie, ne donnent pas entière satisfaction. Cette thèse s'inscrit dans le formalisme fréquemment rencontré depuis les années 1990 abordant l'analyse spectrale sous la forme d'un problème inverse, le spectre étant discrétisé sur une grille fréquentielle arbitrairement fine. Sa régularisation est alors envisagée en traduisant la nature a priori parcimonieuse de l'objet à reconstruire: nous nous intéressons ici à la recherche de raies spectrales.
Une première approche envisagée a trait au domaine de l'optimisation et consiste à minimiser un critère de type moindres carrés, pénalisé par une fonction favorisant les solutions parcimonieuses. La pénalisation par la norme l1 est en particulier étudiée en extension à des variables complexes et s'avère satisfaisante en termes de modélisation. Nous proposons des solutions algorithmiques particulièrement performantes permettant d'envisager une analyse à très haute résolution fréquentielle.
Nous étudions ensuite la modélisation probabiliste des amplitudes spectrales sous la forme d'un processus Bernoulli-Gaussien, dont les paramètres sont estimés au sens de la moyenne a posteriori à partir de techniques d'échantillonnage stochastique, permettant d'envisager une estimation totalement non supervisée. L'interprétation probabiliste du résultat ainsi que l'obtention conjointe des variances associées, sont alors d'un intérêt astrophysique majeur, s'interprétant en termes de niveaux de confiance sur les composantes spectrales détectées. Nous proposons dans un premier temps des améliorations de l'algorithme échantillonneur de Gibbs permettant d'accélérer l'exploration de la loi échantillonnée. Ensuite, nous introduisons des variables de décalage fréquentiel à valeur continue, permettant d'augmenter la précision de l'estimation sans trop pénaliser le coût calculatoire associé.
Pour chaque méthode proposée, nous illustrons sur des simulations la qualité de l'estimation ainsi que les performances des algorithmes développés. Leur application à un jeu de données issu d'observations astrophysiques est enfin présentée, mettant en évidence l'apport d'une telle méthodologie par rapport aux méthodes d'analyse spectrale habituellement utilisées.

Le thème de ce mémoire est l'estimation d'un signal composé de sinusoi͏̈des complexes entachées d'un bruit Gaussien. Le problème est tout d'abord abordé d'un point de vue statistique. Dans un premier temps, le bruit est supposé blanc. Différents algorithmes originaux basés sur la décomposition spectrale de la matrice d'autocorrélation du processus et sur la soustraction de bruit sont proposés. Le cas particulier d'un signal périodique est envisagé. Dans un second temps, le bruit est supposé coloré. Des solutions utilisant les cumulants d'ordre quatre du signal sont alors étudiées. Le problème est également considéré d'un point de vue déterministe. Une approche générale du problème basée sur la compensation d'une matrice de mesures sous un certain nombre de contraintes structurelles est développée. Enfin, des simulations sur signaux synthétiques permettent d'étudier les performances des différents algorithmes
The spectral estimation of a signal composed by complex sinusoids and corrupted by a Gaussian noise is the main topic of this dissertation. Initially, a statistical approach of the problem is considered. The noise is first assumed white. Algorithms based on the spectral decomposition of the process autocorrelation matrix or on noise substraction are proposed. The particular case of a periodic signal is discussed. In a second time, the noise is assumed colored. Solutions based on the fourth order cumulants of the signal are presented. The problem is also studied in a deterministic way. A general approach based on the compensation of a data matrix under different structural constraints is developped. Finally, the performances of the different algorithms are derived performing simulations on synthetic signals

L'étude de nombreux phénomènes astronomiques repose sur la recherche de périodicités dans des séries temporelles dont l'échantillonnage est généralement irrégulier. Cette thèse aborde ce problème d'analyse spectrale sous forme non paramétrique, le spectre étant discrétisé sur une grille fréquentielle arbitrairement fine. La régularisation du problème inverse s'effectue alors en traduisant la parcimonie de la solution : nous recherchons uniquement des raies spectrales. Une première approche envisage la minimisation d'un critère des moindres carrés pénalisé par une fonction favorisant les solutions parcimonieuses : nous proposons notamment l'utilisation de la norme L1 des amplitudes spectrales complexes. Nous étudions ensuite un modèle de spectre probabiliste de type Bernoulli-Gaussien. L'estimation bayésienne de la moyenne a posteriori par des méthodes d'échantillonnage stochastique permet alors, en mode non supervisé, d'associer un niveau de confiance à chaque paramètre estimé.

Cette these se situe dans le contexte de la modelisation du fonctionnement des ecosystemes terrestres. Il a ete evalue la possibilite d'obtenir certains parametres d'entree des modeles de fonctionnement a partir de l'information dite de teledetection ; i. E. Concentrations en lignine, cellulose et azote d'un couvert forestier (pins maritimes). L'approche retenue a consiste a analyser dans quelle mesure les relations donnees spectrometriques concentrations chimiques obtenues au laboratoire peuvent etre extrapolees au cas de la teledetection. La prise en compte des effets lies a l'influence atmospherique et a la structure du couvert a respectivement conduit au developpement d'un modele de correction atmospherique et d'un modele de reflectance turbide multi-couches. Les resultats obtenus (correlations de 74%, 79% et 74% respectivement pour l'azote, la cellulose et la lignine) mettent en evidence la possibilite d'appliquer une telle extrapolation

Localisation et description des signaux issus de chacune des sources. La fenetre d'observation fournie par une antenne pauvre limite generalement le pouvoir de resolution de la transformation de fourrier discrete. On peut contourner cette difficulte grace aux methodes d'analyse spectrale parametriques

Les cristaux dopés aux ions de terres rares sont des matériaux prometteurs pour le traitement de l’information quantique, grâce à la possibilité de réaliser des mémoires quantiques et des analyseurs spectraux large bande à basse température. De plus, il a récemment été démontré que le transfert de cohérence entre les spins électroniques et nucléaires pouvait être effectué avec une fidélité élevée dans ces matériaux, permettant d’envisager le stockage sur de longues échelles de temps. La possibilité d’agir directement sur le profil d’absorption de ces ions rend possible l’analyse de radiofréquences large bande et très haute résolution, ainsi que de nouvelles architectures de traitement du signal. Yb3+ possède des propriétés optiques remarquables dans Y2SiO5, notamment en termes de force d’oscillateur et de largeur inhomogène fine à faible concentration. Ce doctorat s’intéresse tout particulièrement à l’isotope 171Yb3+, qui est le seul ion de terre rare paramagnétique à spin nucléaire I=1/2, permettant d’avoir une structure énergétique relativement simple à exploiter. Grâce à la faible largeur inhomogène (≈1 GHz), les transitions de spin nucléaires sont résolues optiquement, ce qui maximise le pompage optique dans les niveaux de spin, et facilite les étapes de préparation dans les protocoles de traitement de l’information quantique.Le système 171Yb3+:Y2SiO5 est dotée de très bonnes propriétés en termes de temps de vie de cohérence, néanmoins limitée à basse température par des relaxations croisées entre spins voisins. Au lieu d’utiliser un champ magnétique pour réduire ces basculements réciproques, nous avons choisi de rester à champ magnétique nul, pour conserver le point ZEFOZ de notre système où les processus décohérents sont faibles, et nous avons utilisé une approche centrée sur le matériau pour repousser cette limite imposée par les relaxations croisées. Pour ce faire, la croissance de monocristaux a été effectuée au cours du doctorat par la méthode Czochralski, dont les paramètres peuvent être ajustés pour produire différentes propriétés au sein des échantillons produits. La qualité cristalline et l’environnement de l’ion sont optimisés pour augmenter la cohérence optique et de spin du système, ou encore pour améliorer la résolution et la bande passante pour l’analyse de signaux radiofréquences sur porteuse optique. Dans ces travaux de thèse, différents paramètres sont explorés dans le but d’identifier les conditions offrant les meilleures propriétés pour les applications visées : concentration en dopant, atmosphère de croissance, transition interrogée, orientation du cristal, et température du cryostat. Une étude approfondie du matériau a alors pu être menée selon ces conditions expérimentales. Malgré la plus grande sensibilité aux fluctuations électromagnétiques des ions de terres rares paramagnétiques, le temps de cohérence optique à champ nul le plus long, tout ion Kramers inséré dans YSO confondu, a été mesuré dans un cristal dopé à 2 ppm de 171Yb3+:Y2SiO5 élaboré sous atmosphère oxygénée, dépassant la milliseconde. Un moyen permettant de coupler efficacement 171Yb3+ à des plateformes photoniques intégrées a finalement été étudié, dans le but de compenser l’absorption intrinsèque faible des électrons 4f des ions de terres rares. Un monocristal dopé de LiNbO3 a été exploré pour la première fois, démontrant des propriétés prometteuses. Les grandeurs établies ici serviront de référence pour des travaux futurs dans ce matériau, dans lequel les procédés de nano-fabrication de guides d’onde ou de résonateurs optiques sont déjà matures d’un point de vue technologique
Crystals doped with paramagnetic rare earth ions are promising materials for quantum information processing because they can provide large bandwidth optical memories and spectral analyzers at low temperature. Furthermore, it was recently demonstrated that coherence transfer was possible between optical and spin transitions in these materials, opening the way to long storage time capability. The ability to tailor the absorption profile of these ions also gives way to radio frequency analysis with a broad bandwidth and fast dynamics, and possible new architecture for signal processing. Yb3+ has very remarkable optical properties in Y2SiO5, especially in terms of oscillator strength and narrow inhomogeneous linewidths at low concentrations. This PhD work focuses on the 171Yb3+ isotope, which is the only paramagnetic rare earth ion with a nuclear spin I=1/2, leading to a simple energy level structure. Thanks to the narrow inhomogeneous linewidths (≈1 GHz), the nuclear spin transitions are optically resolved, which leads to efficient optical pumping of spin levels and can facilitate state preparation for quantum processing applications.The system 171Yb3+:Y2SiO5 shows great coherence properties, however limited at low temperature by cross-relaxation between neighboring spins. Instead of using a magnetic field to reduce these spin-flips, we chose to stay at zero magnetic field, to make use of the low-decoherence ZEFOZ point of our system, and used a material-focused approach to solve this cross relaxation limit. To do so, single crystals were grown during the PhD by the Czochralski method, with fully tunable growth conditions. High crystalline quality enhances optical and spin coherences for long storage time quantum memories or high-resolution high-bandwidth analysis of optically carried radio frequency signals. In this work, different parameters were investigated in order to identify the conditions offering the best properties for the desired applications: doping concentration, growth atmosphere, transition, orientation of the crystal, and temperature. A thorough study of the material could then be led as a function of these experimental conditions. Despite the higher sensibility of paramagnetic rare earth ions to magnetic field fluctuations, the longest optical coherence time at zero magnetic field for a paramagnetic ion could be obtained in a 2 ppm doped 171Yb3+:Y2SiO5 crystal grown under oxygen atmosphere, reaching more than a millisecond. A way to efficiently couple 171Yb3+ to integrated photonic devices was finally studied. A doped LiNbO3 single crystal was thus explored for the first time, showing promising properties. The values established here will serve as a reference for future work in this material, in which fabrication of nanoscale optical structures like waveguides or optical resonators is already a mature technology

Au moyen de spectres stellaires à haute résolution, obtenus aux télescopes CFHT à Hawai et au CAT de l'ESO au Chili, on a étudié comment ont varié au cours du temps, dans notre galaxie, les rapports d'abondance des éléments plus lourds que le bore et en particulier des métaux légers. On a montré que durant le premier milliard d'années ces rapports d'abondance sont restés constants, mais étaient différents des rapports solaires. Les différents objets qui ont pu contribuer à l'enrichissement galactique: supernovæ de type II, de type I et vents stellaires ont été ensuite analysés. On a montré que les rapports obtenus s'expliquent par une prédominance des supernovæ de type II au début de la vie de la galaxie. Ces rapports peuvent être expliqués par le modèle d'évolution chimique de Matteucci et Greggio, mais aussi et de façon plus naturelle par le modèle de R. Cayrel. On souligne l'absence de calculs détaillés des produits de la nucléosynthèse des SN iII sans métaux qui ont eu cependant un rôle fondamental au début de la vie de la galaxie. On montre enfin que ce travail peut être étendu à l'étude des galaxies proches. D'après l'étude d'une première étoile dans un amas globulaire jeune du petit nuage de Magellan, on montre que l'évolution chimique a été beaucoup plus inhomogène dans les nuages de Magellan que dans notre galaxie ; mais à métallicité égale, les rapports d'abondance restent voisins.

Une methode de mesure par intercorrelation utilisant l'intercomparaison de trois oscillateurs deux a deux, permet de mesurer les fluctuations de phase ou de frequence des oscillateurs ultrastables. Nous presentons l'etude et la realisation d'un analyseur de spectre par correlation. Cet appareil permet d'analyser la fonction de correlation ou de calculer la densite spectrale de puissance du bruit de phase de l'oscillateur a mesurer