Littérature scientifique sur le sujet « Effet de couplage d’ondes »

L’optique plasmonique met à profit le confinement d’ondes évanescentes au voisinage de la surface d’un métal, pour contrôler et exploiter aux échelles nanométriques et micrométriques les propriétés optiques, comme celles liées à l’émission de matériaux couplés à des structures métalliques choisies. Nous décrivons ici comment intervient la chiralité en optique plasmonique, dans la structure intrinsèque des ondes plasmoniques et dans le couplage avec l’émission des matériaux, et comment elle entre en jeu pour contrôler la propagation de la lumière dans des nanosystèmes optiques.

Dans le monde de la muséographie, la photogrammétrie (Réf 1 et 2) remporte de plus en plus de succès. C'est en effet une méthode qui permet d'obtenir, assez simplement, une représentation en trois dimensions d'un objet, que celui-ci soit très lourd, très imposant, très petit ou extrêmement fragile. Le matériau constitutif de l'objet muséal, qu'ils soient de bois, d'or, de cristal ou de plumes, pose beaucoup moins de souci quant à sa reproduction

La chiralité n’est pas spontanément associée au magnétisme. Toutefois, l’étude des couches magnétiques épaisses de quelques atomes a mis en évidence une chiralité dans l’arrangement des moments magnétiques. On décrit ici comment cette chiralité provient des interfaces et dérive d’un effet relativiste, le couplage spin-orbite entre le spin des électrons et leur mouvement. Ce couplage chiral est mis en évidence dans le déplacement des parois magnétiques, mais aussi dans le transport des électrons. Ces deux effets sont mis à profit actuellement pour de nouveaux dispositifs d’électronique de spin.

Le couplage d’une centrale solaire à un ouvrage hydroélectrique peut être une solution pertinente pour optimiser la production d’énergie hydroélectrique : maximisation de la production et optimisation de la courbe de production annuelle (stockage saisonnier plus flexible grâce à la production solaire supplémentaire). Sous réserve d’un dimensionnement solaire/hydroélectricité optimisé, cette hybridation est également bénéfique pour la centrale photovoltaïque. L’hydroélectricité peut compenser la variabilité du solaire lors des baisses de production journalières (effet nuages), limitant ainsi l’impact de la centrale solaire sur le réseau. Le montant de l’investissement nécessaire à l’implantation de la centrale solaire peut être optimisé (mutualisation des infrastructures d’interconnexion au réseau et des routes d’accès notamment). L’évaluation précise de ces synergies est complexe. Un outil numérique a été spécifiquement développé par Tractebel permettant de quantifier les synergies pour tous types de projets et identifier les conditions optimales de fonctionnement pour les maximiser. Cet article présente le principe de couplage et les fonctionnalités de l’outil HyPV. Des exemples de résultats sont présentés pour l’hybridation de la centrale de Kanji au Nigéria. Les conditions de maximisation de ces synergies sont présentées en fin de document.

Cet article vise à démontrer l’intérêt scientifique et opérationnel de coupler de façon systématique carottages et méthodes géophysiques pour l’étude et la gestion de sédiments fluviaux. Deux techniques géophysiques sont présentées, car particulièrement adaptées au contexte fluvial : le radar géologique ou GPR (ground penetrating radar) est fondé sur l’émission d’ondes électromagnétiques et permet d’obtenir une image des structures sédimentaires superficielles à terre ou en eau peu profonde, tandis que le sondeur de sédiment (ou sub bottom profiler) est une méthode acoustique qui s’utilise en contexte aquatique uniquement, généralement dans des profondeurs d’eau plus importantes que le GPR. La mise en œuvre des méthodes géophysiques demande peu d’efforts logistiques et donne des informations sur la géométrie du sous-sol avec une très bonne résolution, mais ne permet pas une caractérisation des sédiments. Les carottes sédimentaires – prélevées à terre ou en eau – peuvent être échantillonnées et analysées, ce qui permet une caractérisation des sédiments (granulométrie, chimie, teneur en matière organique, datation, etc.) ponctuelle dans l’espace. Les deux approches sont donc complémentaires et leur couplage permet d’étendre la caractérisation des carottes à l’ensemble des structures identifiées par les sondages géophysiques. Pour illustrer ce propos, la démarche est appliquée à un ouvrage hydraulique, où une combinaison de cinq profils GPR et trois carottes sédimentaires suffit pour identifier et représenter en trois dimensions l’ensemble des structures sédimentaires, déterminer la chronologie de remplissage de l’aménagement et calculer et localiser les volumes de sédiments plus ou moins pollués en polychlorobiphényles indicateurs (PCBi).

L’objectif ZAN fixé par la loi Climat et Résilience du 22 août 2021 est une composante essentielle de la transition écologique, au même titre que le Zéro émission nette de gaz à effet de serre (ZEN). Il est justifié par la multiplicité des services économiques et écosystémiques rendus par les sols (alimentation, biodiversité, cycle hydrologique, régulation climatique, etc.), que leur artificialisation altère durablement. La mise en œuvre du ZAN est d’abord conditionnée par l’évolution du modèle d’aménagement, l’exigence étant de rompre avec le modèle de la périurbanisation foncière, prédominant depuis les années 1970, tout en répondant aux besoins de la population et du développement. Elle suppose également, dans une approche réellement systémique imposée par son couplage temporel avec le ZEN, d’importantes mutations dans les sphères de production et de consommation, avec des conséquences majeures sur l’équilibre macroéconomique emploisressources, sur les conditions de financement et donc sur le modèle économique d’ensemble.

Dans les industries de production pétrolière, chimique et gazière, les procédés de fabrication induisent l'utilisation de tuyauteries soumises à des gaz à hautes pression et température. Le transport du gaz est assuré par des compresseurs alternatifs raccordés à ces tuyauteries, dont le fonctionnement normal engendre la propagation d'ondes acoustiques menant à des vibrations de structures par couplage entre la colonne de gaz et la tuyauterie. Comprendre l'établissement et maîtriser le niveau de ces vibrations est un enjeu dimensionnant en raison de leur impact sur la sécurité des installations. Or, l'augmentation des vitesses de rotation des gammes de compresseurs, a accentué la génération de phénomènes acoustiques non linéaires. Ces phénomènes peuvent apparaître de manière générale au cours de la propagation pour des tuyauteries de grandes longueurs ou de manière locale au niveau des changements de section. Une modélisation numérique monodimensionnelle de la propagation non linéaire dans un réseau de tuyauterie est développée dans le domaine temporel et s'appuie sur le choix d'un modèle numérique par méthode FDTD. Parallèlement, une étude est menée concernant le couplage vibroacoustique entre le fluide et une tuyauterie coudée. La propagation d'ondes acoustiques engendre l'apparition de forces localisées au niveau des coudes. Le non-équilibrage de ces forces engendre des vibrations. La mesure des caractéristiques modales (déformées, fréquences et amortissement) est réalisée au moyen de tests vibratoires en des points stratégiques. Une méthode inverse est ensuite proposée afin de connaît le champ de pression interne à partir de mesures non intrusives d'accélération
In the oil, chemical and gas industries, the manufacturing processes induce the use of pipelines subjected to gases at high pressure and temperature. The gas is transported by reciprocating compressors connected to these pipelines, whose normal operation generates the propagation of acoustic waves causing structural vibrations by coupling between the gas column and the piping system. Understanding the behavior and controlling the level of these vibrations is a major challenge because of their impact on the safety of the installations. However, the increase in the rotational speeds of new compressors has accentuated the generation of non-linear acoustic phenomena that can occur locally at section discontinuities (orifice, expansiona areas) or along the propagation in long pipes. A one-dimensional numerical model of non-linear propagation in a pipe network with cross-section discontinuities is developed in the time domain. This model is based on the choice of a FDTD (Finite Difference Time Domain) scheme adapted to weakly non-linear propagation with viscothermic losses in wave guides.In the meantime, a study is carried out on the vibroacoustic coupling between the fluid and a bent pipe. The propagation of plane acoustical waves generates the appearance of localized forces at the bends of a pipe. Vibrations are then induced by the unbalancing of these forces. The measurement of modal parameters (mode shapes, frequency and damping) is carried out by means of vibration tests at strategic points on the pipe. Then an inverse method is proposed in order to estimate the internal pressure field, based on non-intrusive acceleration measurements

On considère des organismes qui mixent reproduction sexuée et asexuée, dans une situation où la reproduction sexuée fait intervenir à la fois de la dispersion spatiale et de la limitation d'appariement. Nous proposons un modèle qui implique deux équations couplées, la première étant une équation différentielle ordinaire de type logistique, la seconde étant une équation de réaction-diffusion. Grâce à des valeurs réalistes des différents coefficients, il s'avère que la deuxième équation fait intervenir une échelle de temps rapide, alors que la première fait intervenir une échelle de temps lente. Dans un premier temps, on montre l'existence et l'unicité de solutions au système original. Dans un second temps, dans la limite où l'échelle de temps rapide est considérée infiniment rapide, on montre la convergence vers une dynamique réduite d'état d'équilibre, dont les termes correctifs peuvent être calculés à tout ordre. Troisièmement, en utilisant des propriétés de monotonie de notre système coopératif, on montre l'existence d'ondes progressives dans une région particulière de l'espace des paramètres (cas monostable)
We consider organisms that mix sexual and asexual reproduction, in a situation where sexual reproduction involves both spatial dispersion and mate finding limitation. We propose a model that involves two coupled equations, the first one being an ordinary differential equation of logistic type, the second one being a reaction diffusion equation. According to realistic values of the various coefficients, the second equation turns out to involve a fast time scale, while the first one involves a separated slow time scale. First we show existence and uniqueness of solutions to the original system. Second, in the limit where the fast time scale is considered infinitely fast, we show the convergence towards a reduced quasi steady state dynamics, whose correctors can be computed at any order. Third, using monotonicity properties of our cooperative system, we show the existence of traveling wave solutions in a particular region of the parameter space (monostable case)

La recherche vise à étendre les études existantes sur les métastructures hétérogènes présentant des caractéristiques de fort contraste et de forte dissipation. Les dynamiques multi-échelles, les indicateurs vibroacoustiques, l'effet de couplage des ondes et les ondes d'ordre élevé sont étudiés dans le cadre des méthodologies basées sur les ondes. Les modèles pour les structures à forts contrastes (Highly Contrasted Structures, HCS) et haute dissipation (Highly Dissipative Structures, HDS) sont explorés. Diverses méthodes de calcul des indicateurs vibroacoustiques tels que l'espace des nombres d'onde, le facteur de perte par amortissement (Damping Loss Factor, DLF) et la perte de transmission sonore (Sound Transmission Loss, STL) sont passées en revue. L'attention particulière est accordée à la méthode d'homogénéisation asymptotique (Asymptotic Homogenization Method, AHM) exploitant le modèle Zig-Zag et la technique d'homogénéisation pour prédire les dynamiques multi-échelles des HCS par les nombres d'onde de flexion. Parallèlement, la méthode analytique de la matrice de transfert (Transfer Matrix Method, TMM) et sa généralisation pour les structures complexes par le modèle des éléments finis (General Transfer Matrix Method, GTMM), le modèle stratifié général (General Laminate Model, GLM) utilisant la théorie de déplacement de Mindlin, et le schéma d'éléments finis d'ondes (Wave Finite Element, WFE) sont présentés. L'évaluation de la robustesse et de la précision de AHM et GLM est réalisée en comparant l'espace des nombres d'onde et le DLF avec la méthode de référence WFE. Le problème des valeurs propres nonlinéaires (Nonlinear Eigenvalue Problem, NEP) dans le schéma WFE pour les ondes se propageant dans diverses directions est résolu par un solveur d'intégrale de contour (Contour Integral, CI), les nombres d'ondes complexes sont suivis en fonction des critères de continuité de l'énergie dans le domaine fréquentiel. Les limites de validité d'AHM et GLM sont vérifiées. La faisabilité d'appliquer la méthode WFE aux structures sandwich avec des composants non-homogènes est démontrée en utilisant la méthode d'entrée de puissance basée sur les éléments finis (FE-based Power Input Method, PIM-FEM). Le cadre WFE est étendu pour prédire avec précision le DLF global des HDS. Il commence par dériver les réponses forcées d'une cellule unitaire (Unit Cell, UC) représentative de la structure périodique lorsqu'elle est excitée par une onde incidente. Ensuite, il calcule le DLF de l'onde via l'équation de bilan de puissance. En utilisant l'expansion de Bloch, la réponse à une force ponctuelle appliquée à la structure périodique est décomposée dans la zone de Brillouin, permettant la prédiction de la réponse totale par intégration sur l'espace des nombres d'onde. Le DLF global est dérivé sur la base du principe de PIM. Pour les HDS, les résultats du GLM sont exploités pour valider le DLF des ondes, tandis que l'approche PIM-FEM est utilisée comme référence pour le DLF global. L'influence réduite des ondes de flexion sur l'estimation du DLF pour les HDS est discutée, ainsi que l'importance des ordres des modes de Bloch. Les coefficients de transmission du son sont exploités pour représenter la contribution des nombres d'onde à la STL des métastructures hétérogènes. La méthode WFE est appliquée pour étudier les mécanismes de couplage des ondes influençant la performance d'isolation acoustique des HCS et HDS, ainsi que l'importance du mouvement symétrique pour les structures sandwich avec un couche centrale souple très épais. La même approche est utilisée pour les guides d'ondes avec des sections transversales complexes afin d'analyser l'effet de couplage des ondes et des ondes d'ordre élevé sur l'estimation précise de la STL par les approches TMM, WFE et GTMM. Une attention particulière est accordée aux structures courbées. Les mécanismes de couplage entre les ondes de flexion et de membrane influençant la STL sont également étudiés
The research aims to extend existing studies for heterogeneous metastructures with high contrast and high dissipation features. The multi-scale dynamics, vibroacoustic indicators, wave coupling effect, and high-order waves of heterogeneous metastructures are investigated within the wave-based frameworks. The wave-based models for Highly Contrasted Structures (HCS) and Highly Dissipative Structures (HDS) are explored. Various methods for computing the vibroacoustic indicators, such as the wavenumber space, Damping Loss Factor (DLF), and Sound Transmission Loss (STL), are reviewed. Special attention is placed on the Asymptotic Homogenization Method (AHM) exploiting the Zig-Zag model and homogenization technique to predict the multi-scale dynamics of HCS by the bending wavenumbers. Meanwhile, the analytical Transfer Matrix Method (TMM) and its generalization for complex structures by the Finite Element (FE) model (General Transfer Matrix Method, GTMM), the semi-analytical General Laminate Model (GLM) employing Mindlin's displacement theory, the numerical Wave Finite Element (WFE) scheme are presented. Evaluation on the robustness and accuracy of AHM and GLM is made by comparing the wavenumber space and DLF with the reference WFE method. The Nonlinear Eigenvalue Problem (NEP) in the WFE scheme for waves propagating in varying directions is solved by a Contour Integral (CI) solver, the complex wavenumbers are tracked based on the energy continuity criteria in the frequency domain. The validity limits of AHM and GLM are verified. The feasibility of applying the WFE method to sandwich structures with non-homogeneous components is shown using the classical FE-based Power Input Method (PIM-FEM). The WFE framework is extended for accurately predicting the global DLF of HDS. It starts by deriving the forced responses of a Unit Cell (UC) representative of the periodic structure when excited by an impinging wave. Then it computes the DLF of the wave via the power balance equation. By employing the Bloch expansion, the response to a point force applied to the periodic structure is decomposed in the Brillouin zone, allowing the prediction of total response via integration over the wavenumber space. The global DLF is derived based on the principle of PIM. For HDS, results of GLM are exploited for validating the wave DLF, the PIM-FEM approach is provided as reference approach for the global DLF. The shrinking influence of bending waves on the DLF estimation for HDS is discussed, as well as the importance of Bloch mode orders. \newline Sound transmission coefficients can be exploited to depict the contribution from the wavenumber space to the STL of the heterogeneous metastructures. The WFE method is applied to study the wave coupling mechanisms influencing the sound insulation performance of HCS and HDS, as well as the importance of symmetric motion to the sandwich structures with a very thick soft core. The same approach is applied to waveguides with complex cross-sections to investigate the wave coupling effect and high-order waves on the accurate STL estimation by analytical TMM, WFE, and GTMM approaches. Special attention is paid to curved periodic structures, the bending-membrane coupling mechanisms influencing the STL are also investigated

Cette thèse étudie des modèles mésoscopiques adaptés à la simulation d'ondes de choc et de détonation dans des fluides. Ces phénomènes mettent en jeu des processus complexes et nécessitent des systèmes de taille suffisante pour les observer. L'enjeu est ainsi de gagner en échelle par rapport aux méthodes microscopiques, précises mais coûteuses, tout en conservant les propriétés essentielles. Dans cette optique, le développement de méthodes multi-échelles couplant différentes résolutions au sein d'une même simulation permet d'adopter une description plus fine dans certaines régions. Nous étudions plus particulièrement la SDPD (Smoothed Dissipative Particle Dynamics) qui couple une discrétisation particulaire des équations de Navier-Stokes et des fluctuations thermiques variant avec la résolution. La reformulation de la SDPD en termes d'énergie interne, en plus de la position et de la quantité de mouvement, permet de rapprocher structurellement la SDPD et la DPDE (Dissipative Particle Dynamics with Energy conservation). Des schémas numériques conçus pour la DPDE sont adaptés à la SDPD afin d'assurer la conservation de l'énergie et la stabilité de la dynamique. Nous étudions également les propriétés statistiques de la SDPD et établissons des estimateurs de la température et de la pression. La cohérence multi-échelle de laSDPD est démontrée par des simulations à l’équilibre et pour des ondes de choc et nous proposons un couplage entre la SDPD à différentes résolutions. Enfin, la pertinence physique de la méthode est illustrée par la simulation d’ondes de détonation et d’éjection de matière
This thesis studies mesoscopic models adapted to the simulation of shock and detonation waves in fluids. These phenomena require systems sufficiently large to observe the complex processes occurring in this context. The aim is thus to increase the accessible time and length scales of microscopic methods, accurate but expensive, while preserving their essential properties. To this end, the multiscale coupling of methods at different resolutions allows to finely describe a specific region, limiting the computational cost. In particular, we study Smoothed Dissipative Particle Dynamics (SDPD) which couples a particle discretization of the Navier-Stokes equations and thermal fluctuations that scale consistently with the resolution. The SDPD equations are reformulated in terms of internal energies, which increases the structural similarity with Dissipative Particle Dynamics with Energy conservation (DPDE). We adapt numerical schemes for DPDE to the context of SDPD in order to ensure energy conservation and stability. We study the statistical properties of SDPD and determine estimators for temperature and pressure. The size consistency in SDPD is established for equilibrium and shock waves, which leads us to propose a multiscale coupling of SDPD at different resolutions. Finally, its physical relevance is illustrated by simulating micro-jetting and detonation waves

Les hétérostructures piézo-électro-magnéto-élastiques en couches minces se dressent comme des candidats prometteurs dans le domaine de la détection de champ magnétique de faible intensité et spatialement résolu, à température ambiante. Cette thèse porte donc sur l’étude du couplage piézo-magnétique dans les guides d’ondes électro-acoustiques hyperfréquences basés sur des couches minces nanostructurées à anisotropie uniaxiale, déposées sur substrats piézoélectriques. Premièrement, les structures investiguées sont constituées d’un empilement multicouche TbCo2/FeCo déposé sur un substrat de Quartz ST-X90°. Celles-ci permettent d’exploiter le mode transverse horizontal présentant la plus grande sensibilité. La possibilité d’induire, par le champ magnétique, une conversion de mode acoustique, pouvant potentiellement être utilisé dans la conception de capteurs de champ magnétique ultra-sensibles, est également démontrée. Cette étude permet aussi de valider le modèle théorique piézo-magnétique développé, par la mesure des variations de vitesse de phase des ondes élastiques guidées en fonction de l’intensité et de la direction du champ magnétique. Ensuite, deux concepts de mesure sont proposés afin d’améliorer la résolution de la mesure des capteurs, dépendante essentiellement du temps de transit de l’onde élastique dans la couche magnéto-élastique : la réflectométrie temporelle acoustique et l’exploitation d’un mode de cavité localisé dans la couche magnéto-élastique. Enfin, l’optimisation du couple anisotropie uniaxiale/magnétostriction de l’empilement multicouche TbCo2/FeCo est abordée, celui-ci jouant un rôle majeur dans la sensibilité et la dynamique des capteurs étudiés
Thin-film piezo-electro-magneto-elastic heterostructures stand out as promising candidates in the field of spatially resolved, low-intensity magnetic field detection at room temperature. Thus, this thesis focuses on the study of piezomagnetic coupling in microwave electro-acoustic waveguides based on nanostructured thin films with uniaxial anisotropy, deposited on piezoelectric substrates. Firstly, the investigated structures consist in a TbCo2/FeCo multilayer stack deposited on a ST-X90° Quartz substrate, to exploit the horizontal transverse mode presenting the highest sensitivity. The possibility to induce, via the magnetic field, an acoustic mode conversion, potentially usable in the design of ultra-sensitive magnetic field sensors, is also demonstrated. In addition, this study validated the developed theoretical piezo-magnetic model, by measuring the phase velocity variations of the guided elastic waves as a function of the intensity and direction of the applied magnetic field. Then, two measurement concepts are proposed in order to improve the resolution of the sensor measurement, which depends essentially on the transit time of the elastic wave in the magneto-elastic layer: the acoustic time domain reflectometry and the exploitation of a cavity mode located in the magneto-elastic layer. Finally, the optimization of the uniaxial anisotropy/magnetostriction couple of the TbCo2/FeCo multilayer stack is addressed, as it plays a major role in the sensitivity and dynamics of the studied sensors

Les hétérostructures piézo-électro-magnéto-élastiques en couches minces se dressent comme des candidats prometteurs dans le domaine de la détection de champ magnétique de faible intensité et spatialement résolu, à température ambiante. Cette thèse porte donc sur l’étude du couplage piézo-magnétique dans les guides d’ondes électro-acoustiques hyperfréquences basés sur des couches minces nanostructurées à anisotropie uniaxiale, déposées sur substrats piézoélectriques. Premièrement, les structures investiguées sont constituées d’un empilement multicouche TbCo2/FeCo déposé sur un substrat de Quartz ST-X90°. Celles-ci permettent d’exploiter le mode transverse horizontal présentant la plus grande sensibilité. La possibilité d’induire, par le champ magnétique, une conversion de mode acoustique, pouvant potentiellement être utilisé dans la conception de capteurs de champ magnétique ultra-sensibles, est également démontrée. Cette étude permet aussi de valider le modèle théorique piézo-magnétique développé, par la mesure des variations de vitesse de phase des ondes élastiques guidées en fonction de l’intensité et de la direction du champ magnétique. Ensuite, deux concepts de mesure sont proposés afin d’améliorer la résolution de la mesure des capteurs, dépendante essentiellement du temps de transit de l’onde élastique dans la couche magnéto-élastique : la réflectométrie temporelle acoustique et l’exploitation d’un mode de cavité localisé dans la couche magnéto-élastique. Enfin, l’optimisation du couple anisotropie uniaxiale/magnétostriction de l’empilement multicouche TbCo2/FeCo est abordée, celui-ci jouant un rôle majeur dans la sensibilité et la dynamique des capteurs étudiés
Thin-film piezo-electro-magneto-elastic heterostructures stand out as promising candidates in the field of spatially resolved, low-intensity magnetic field detection at room temperature. Thus, this thesis focuses on the study of piezomagnetic coupling in microwave electro-acoustic waveguides based on nanostructured thin films with uniaxial anisotropy, deposited on piezoelectric substrates. Firstly, the investigated structures consist in a TbCo2/FeCo multilayer stack deposited on a ST-X90° Quartz substrate, to exploit the horizontal transverse mode presenting the highest sensitivity. The possibility to induce, via the magnetic field, an acoustic mode conversion, potentially usable in the design of ultra-sensitive magnetic field sensors, is also demonstrated. In addition, this study validated the developed theoretical piezo-magnetic model, by measuring the phase velocity variations of the guided elastic waves as a function of the intensity and direction of the applied magnetic field. Then, two measurement concepts are proposed in order to improve the resolution of the sensor measurement, which depends essentially on the transit time of the elastic wave in the magneto-elastic layer: the acoustic time domain reflectometry and the exploitation of a cavity mode located in the magneto-elastic layer. Finally, the optimization of the uniaxial anisotropy/magnetostriction couple of the TbCo2/FeCo multilayer stack is addressed, as it plays a major role in the sensitivity and dynamics of the studied sensors

La résonance plasma Josephson a permis de détecter précisément l'évolution de la densité suprafluide hors plan dans le Bi2Sr2CaCu2O8+∂ sous-dopé en fonction du désordre cristallin. La comparaison avec plusieurs résultats de la littérature a permis de montrer que le transport des charges est réalisé par effet Josephson incohérent par opposition au cas optimalement dopé. Tandis que l'évolution des propriétés supraconductrices au sein des plans est bien interprétée dans le cadre de la théorie d'Abrikosov Gor'kov, le transport interplan des paires de Cooper est assuré par diffusion anisotrope dans la limite de Born sur les défauts présents entre les couches CuO2. Ce résultat est en accord avec la récente proposition qui relie les modulations spatiales du gap supraconducteur à la présence des défauts d'oxygène entre les plans. Concernant les propriétés de l'état mixte, la résonance plasma a pu montrer que le rajout d'une composante parallèle aux plans CuO2 du champ magnétique à un liquide de pancakes, permet d'induire des corrélations spatiales. Cet effet est dû à la réorganisation des courants supraconducteurs. Là encore, seule la résonance plasma Josephson permet de sonder l'état liquide des vortex en raison de sa grande fréquence par rapport aux mouvement de vortex.

L'enveloppe d'une etoile est particulierement importante a sa naissance, son origine etant proto-stellaire, et aux phases finales de son evolution ou la matiere ejectee par la matiere forme un cocon entourant l'etoile. La description de ces enveloppes circumstellaires depend donc de sa constitution et du rayonnement emis par l'objet stellaire central. On precise les criteres observationnels d'un objet en formation en fonction de sa masse; et pour les objets evolues, on decrit un modele de vent stellaire tenant compte des grains de poussieres et de la pression de radiation

Les récents progrès de la physique quantique en matière de manipulations d'objets quantiques individuels et/ou collectifs promettent une révolution dans les domaines de la communication, de la métrologie, de l'informatique et de la simulation. Plus spécifiquement, l'avènement des nouvelles technologies quantiques repose sur la génération, la manipulation et le contrôle d'états quantiques tels que l'intrication. Découverte il y a plus de 30 ans, la lumière comprimée s'est imposée comme un outil de choix pour la mise en œuvre des technologies quantiques, mais son utilisation souffre encore aujourd'hui d'un manque crucial de compacité, freinant ainsi la croissance de certaines réalisations en photonique quantique.Pour pallier ce problème, nous avons développé une plateforme photonique compacte de génération et de détection de lumière comprimée aux longueurs d’ondes des télécommunications. Elle repose sur le mariage entre les composants à fibre optique standards à 1550 nm et de l'optique intégrée sur niobate de lithium (LiNbO3), permettant d'obtenir un montage compact, facilement reconfigurable sans qu'aucun alignement ne soit nécessaire (plug-and-play). Grâce à cette approche, nous avons pu mesurer jusqu’à -2 dB de compression pour une puissance de pompe continue de 40 mW, ouvrant ainsi la voie vers la réalisation de systèmes compacts de variables continues en dehors du cadre des laboratoires.Afin de mieux comprendre les limites de notre système expérimental, nous nous sommes également intéressés aux propriétés photoréfractives du niobate de lithium, c'est-à-dire à la variation de son indice optique en fonction de l'intensité lumineuse qui le traverse. En régime de variables continues, là où les puissances optiques peuvent être relativement élevées, ces effets peuvent durablement affecter le fonctionnement des circuits photoniques intégrés sur LiNbO3. Pour cette raison, une étude précise de la photoréfraction a également été accomplie afin d’optimiser la génération et la détection de la lumière comprimée sur puce LiNbO3
Recent progress in quantum physics predicts a future revolution in the fields of communication, sensing, computing and simulation which rely on our hability to generate and control quantum states such as entanglement. Discovered more than thirty years ago, squeezed light has rapidly became an important tool for the implementation of quantum technologies, but its use still suffers from a lack of compactness wich limits the growth of quantum photonics realisations. To tackle this issue, we developpe a compact photonic platform to generate and detect squeezed light at telecom wavelengths. It is build upon an association between off the shelf telecom components and integrated optics on lithium niobate (LiNbO3) allowing a compact, and easy reconfigurable setup, without any alignment (plug-and-play). With this original aprroach, we directly measure up to -2dB shot noise reduction for a CW pump power of 40 mW, opening the way to out-of-the lab continuous variable experimentations.In order to fully understand the limits of our experimental setup, we also investigate the photorefractive properties of the LiNbO3, which means his intensity dependant refractive index. This effect could be a great issue in CV experiments, where high pump powers near visible wavelengths are needed. For this reason, we also study precisely the photorefraction in order to optimise the generation and the detection of squeezed light in integrated lithium niobate photonics circuits

L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier les possibilités d’excitation, de propagation et de détection d’ondes de spin dans des couches ultraminces de Y₃Fe₅O₁₂(YIG). Pour ce faire, nous proposons d’accéder à la dynamique d’aimantation du YIG à travers l’exploitation de phénomènes de transport électronique polarisé en spin liés aux effets Hall de spin (SHE) existant au sein de métaux normaux (MN) présentant un fort couplage spin-orbite.Nous avons pour cela fait croître, par ablation laser pulsée, des films de YIG épitaxiés d’épaisseur nanométrique. En effet, le fait de pouvoir disposer de films magnétiques ultraminces est nécessaire pour ouvrir le champ d’étude du YIG à la lithographie et aux techniques de micro-fabrications de la micro-électronique en vue notamment d’applications magnoniques.L’étude de la dynamique d’aimantation de ces couches magnétiques par résonance ferromagnétique (FMR) nous a permis de quantifier la constante d’amortissement magnétique de Gilbert pour ces films. Pour les meilleurs films ayant une épaisseur de 20 nm celle-ci est de de 2*10^-4, soit une valeur comparable avec celle des films de YIG d’épaisseur micrométrique obtenus par la technique standard d’épitaxie en phase liquide et seulement un ordre de grandeur supérieure à l’amortissement du YIG massif (a=3*10^-5). Nous avons pu montrer par des mesures inductives à l’analyseur de réseau que les ondes de spin pouvaient se propager dans de tels films sur plusieurs centaines de microns, ce résultat valide la pertinence de l’emploi de couches de YIG de 20 nm d’épaisseur pour des applications magnoniques.Afin de procéder à des mesures de détection/excitation d’ondes de spin par exploitation du SHE, nous avons déposé différents métaux (Pt, Pd, CuBi) sur nos films de YIG, formant ainsi des bicouches YIG|MN. Nous avons mis en évidence la détection non locale d’ondes de spin due aux phénomènes d’effet Hall de spin inverse dans le MN et de pompage de spin dont nous avons caractérisé le paramètre de mixing conductance g à partir d’analyse de résonance ferromagnétique.Afin d’apporter un élément de réponse sur l’origine d’effets de la magnétorésistance observés dans des bicouches YIG|MN, origine intrinsèque ou extrinsèque (induite par une polarisation magnétique du MN), nous avons effectué des mesures de dichroïsme magnétique circulaire de rayons X au niveau du seuil K du Pd dans des bicouches YIG|Pd. Ces mesures indiquent l’absence de moments magnétiques induits par le YIG dans le Pd avec un seuil de détection estimé à 10^-5µB/atome. Ce résultat, associé à des mesures de magnétotransport réalisées sur les mêmes échantillons, nous a permis de montrer que le pompage de spin entre un isolant ferromagnétique et un métal non magnétique, permettait seul (sans effets de proximité magnétique) d’expliquer les effets de magnétorésistance d’effet Hall de spin observés dans ces bicouches.Nous avons étudié la dynamique d’aimantation de nanodisques de YIG et YIG|MN par microscopie à force de résonance magnétique. Cette étude a permis de montrer que la nanostructuration de ces films ne dégrade pas les paramètres a et g et permet même, grâce au confinement géométrique des modes propres de résonance, d’annuler la contribution inhomogène (DH0) à largeur de raie.Finalement, à partir de l’injection dans le MN d’un courant électrique continu, nous avons mis en évidence la possibilité de modifier (augmenter/diminuer) la largeur de raie du mode FMR d’un microdisque de YIG|MN, exploitant ainsi le couple de transfert de spin d’un courant de spin créé dans le MN par effet de Hall de spin direct. Passé une valeur critique de courant, nous avons pu activer (en l’absence d’excitation RF) un régime d’auto oscillations de l’aimantation du YIG. Ce dernier résultat qui confirme la possibilité d’exciter la dynamique d’aimantation dans le YIG par un couple de transfert de spin est très prometteur pour l’intégration des dispositifs magnoniques au sein de circuits électroniques
The aim of this thesis is to study the excitation, the propagation and the detection of spin waves into ultrathin Y₃Fe₅O₁₂ (YIG) films. Our approach consists in interacting with the YIG magnetization dynamics thanks to spin polarized electronic transport phenomena related to spin Hall effect (SHE) that occurs within normal metals (NM) which have a large spin orbit coupling.To do so, we first grew epitaxially, by pulsed laser deposition, nanometer thick YIG films. Having ultrathin magnetic films is indeed necessary to be able to use lithography and microfabrication technics in order to develop magnonic devices.Studying these films by ferromagnetic resonance (FMR) allowed us to quantify the Gilbert magnetic damping constant, which is down to 2∙〖10〗^(-4) for the best 20 nm thick films. This value is comparable to which is reported for micrometer thick YIG films grown by liquid phase epitaxy and is only one order of magnitude higher than the bulk YIG damping (α = 3∙〖10〗^(-5)). Inductive measurements performed with a vectorial network analyzer show that spin waves can propagate over hundreds microns through such thin films. The suitability of 20 nm thick YIG films for magnonic applications is therefore confirmed by this result.In order to detect/excite spinwave by exploiting SHE, we have deposited different metals (Pt, Pd, CuBi) on our YIG films, thus obtaining YIG|NM bilayers. We have performed a nonlocal detection of spin waves based on inverse SHE and spin pumping phenomena. From the FMR analysis, we also measured the spin mixing conductance g_(↑↓) that quantify the efficiency of spin pumping.To answer the question of the origin of magnetoresistance observed into YIG|NM bilayers, intrinsic or extrinsic origin (ie. induced by the magnetic polarization of the NM), we have measured the X-ray magnetic circular dichroism of YIG|Pd bilayers at the K-edge of Pd. These measurements do not show any induced magnetic moment for YIG to Pt for a resolution of 〖10〗^(-5) μ_B/atom. Combining this result with magnetotransport measurements performed on the same samples, allowed us to show that the spin pumping between a ferromagnetic insulator and a nonmagnetic metal could explain (without any magnetic proximity effects) spin Hall magnetoresistance effects observed into these bilayers.We studied the magnetization dynamics of YIG and YIG|NM nanodisks by magnetic resonance force microscopy. This study has shown that the nanostructuration performed on these films doesn’t affect such parameters as α and g_(↑↓), the geometrical confinement even leads to suppress the linewidth inhomogeneous broadening (ΔH_0).Then, we injected a continuous electrical current through the NM. Using the spin transfer torque of the spin current thus created into the NM by direct spin Hall effect, it allowed us to modified (increased/decreased) the FMR mode’s linewidth of a YIG|NM microdisk. After reaching a critical current, we managed to enable (without any RF excitation) a regime of magnetization auto-oscillations into the YIG. This last result, which confirms the ability of exciting the YIG magnetization dynamics by spin transfer torque, is very promising for the integration of magnonic devices into electronic circuits