Дисертації з теми "Onde surface gravite"

Une analyse theorique detaillee des equations de boussinesq et de serre a ete realisee. Les domaines de validite de chaque equation ont ete determines theoriquement. Ces equations d'ondes longues sont discretisees selon un schema aux differences finies pour des ondes de surface libre sur fond plat et fond variable. Par le biais d'une comparaison numerique avec des essais experimentaux d'ondes longues sur fond plat, les modeles numeriques ont ete etendus a la description des ondes courtes. Un terme dispersif correctif a ete introduit pour ameliorer les capacites dispersives des modeles. Des essais numeriques de propagation d'ondes longues sur un talus ont egalement ete compares aux experiences. Une etude de l'interaction d'une houle courte de haute frequence avec une onde solitaire nous a conduit a mesurer le dephasage que subit l'onde courte apres le passage du soliton. Nous nous sommes consacres a la validation experimentale d'une comparaison entre les modeles de boussinesq et de serre sur des plages peu inclinees, ainsi qu'a l'evolution du nombre d'ursell le long de la plage. L'etude experimentale a ensuite ete etendue aux phenomenes de run up, de run down et aux calculs des coefficients de reflexion des plages etudiees. Pour calculer numeriquement les run up, nous avons ameliore le modele de serre par des conditions de trait de cote variable

La propagation des houles longues est étudiée expérimentalement, théoriquement et numériquement. La validité du modèle harmonique quasi-résonnant de lau et barcilon (1972) est confirmée. Les processus hydro-sédimentaires se développant dans la couche limite turbulente de fond générée par la houle sont analysés à l'aide d'un modèle uni-dimensionnel avec fermeture turbulente au second ordre. Un modèle simplifie avec fermeture turbulente au premier ordre est envisagé dans la perspective d'une modélisation des interactions des trains de houle avec un fond sableux. La modélisation hydro-morphologique ainsi élaborée explique la formation des barres sableuses d'avant-cote. Elle est confrontée avec succès à des mesures effectuées dans le lac Huron et dans le golfe du Saint-Laurent. L'extension de la modélisation a des substrats de granulométrie étendue est réalisée en vue de la simulation du tri granulométrique observe sur les systèmes de barres littorales. Enfin, un essai d'intégration des pertes d'énergie par les déferlements multiples survenant sur les séquences de barres est entrepris.

Nous étudions dans cette thèse la propagation des ondes dans un écoulement à deux couches et à surface libre. Deux classes de modèles sont considérées. Nous nous consacrons d'abord à la version à deux-couches du modèle de Saint-Venant. Ce modèle est strictement hyperbolique pour des faibles vitesses relatives. Il serait naturel de considérer ce système d'équations pour la description des sauts hydrauliques. Il s'avère que, comme pour la plupart des modèles décrivant des systèmes multi-vitesses, les équations ne sont pas présentées sous forme conservative. C'est pourquoi on a réalisé une étude sur le nombre de lois de conservation pour le système qui semble indiquer que celui-ci est en fait non-conservatif. Comme conséquence, on a l'impossibilité de présenter un ensemble complet de conditions de Rankine-Hugoniot permettant ainsi la caractérisation des solutions faibles dans le sens classique. Nous obtenons ensuite un modèle dispersif adapté à la description de la propagation des ondes de grande amplitude pour le même système physique. Ce modèle est une généralisation naturelle du modèle de Green-Naghdi et sa dérivation est basée sur le principe d'Hamilton. L'idée conduisant au résultat consiste en l'obtention d'un Lagrangien pour le modèle approché en introduisant directement les approximations dans le Lagrangien du modèle complet. Par conséquent, la structure variationnelle ainsi que les propriétés de symétrie correspondantes sont préservées. De plus, aucune restriction du type ondes de faible amplitude ou écoulement potentiel n'est ici considéré. Comme dans le cas des équations d'Euler complètes, ce modèle reproduit la résonance entre les ondes courtes et les ondes longues. Dans ce cadre on montre, par des calculs numériques, l'existence de trajectoires homoclines qui correspondent aux vraies ondes solitaires ayant les mêmes vitesses à l'infini dans chaque couche. L'étude de ces ondes se réduit à l'étude d'un système Hamiltonien à deux degrés de liberté. Les ondes progressives dépendent de trois paramètres: le rapport de densité des fluides, le rapport des épaisseurs de chaque couche et le nombre de Froude. Deux régimes caractérisés par l'élévation ou la dépression de l'interface entre deux couches sont présentés. Le rapport critique des épaisseurs des couches sépare ces deux régimes et il sera montré comment le relier aux changements de la structure pour le potentiel du système Hamiltonien. L'analyse du nombre et la nature des points d'équilibre se sont montrés décisives pour établir le résultat. On a constaté que leur nombre ne peut être que de quatre ou de deux, selon la vitesse de ces ondes (pour un rapport de densité des fluides et un rapport des épaisseurs fixés). Pour les paramètres qui correspondent aux conditions océaniques, on a observé l'existence des ondes solitaires et leur élargissement ("broadening") lorsque la vitesse de ces ondes tend vers une certaine valeur limite. Enfin nous considérons différents paramètres pour lesquelles des solutions avec plusieurs bosses ( "multi-humped shaped profile") existent, illustrant la richesse et la complexité du système considéré
In this work we study the wave propagation in two-layer flows with free surface. Two distinct classes of models are contemplated. First, we consider the "two-layer" version of the shallow water equations (also known by Saint-Venant's equations). This model is strictly hyperbolic for small relative velocities. It would be natural to consider this model as suitable for the description of hydraulic jumps. However, like most of models describing multi-velocity flows, the system is not presented in conservative form. We present a survey on the number of conservation laws available for the multi-dimensional case that seems to imply that the system is truly nonconservative. Therefore, the impossibility of presenting a complete set of Rankine-Hugoniot conditions enabling the characterization of weak solutions in the classical way. Then, we obtain a dispersive model suited to the description of large amplitude waves propagating in the same physical system. The model is a "two-layer" generalization of the Green-Naghdi model and can be derived by applying Hamilton's principle to a Lagrangian that results from the insertion of approximations directly into the Lagrangian for the full waterwave problem. As a consequence, the variational structure of the original problem and the corresponding symmetry properties are preserved. In addition, it is a fully nonlinear model and deals with rotational flows. As in the case of the full problem, the present model captures the resonance between short waves and long waves. In this framework it is shown, by using numerical computations, the existence of homoclinic trajectories embedded into the continuous spectrum. These correspond to true solitary waves having the same velocities at infinity in each layer. Their study reduces to the analysis of a Hamiltonian system with two degrees of freedom. The traveling-wave solutions depend on three parameters : the density ratio, the depth ratio and the Froude number based on the bottom layer. Two wave regimes, characterized by the elevation or depression of the interface between the layers are presented. A critical depth ratio separates these two regimes and it will be shown how it relates to a change of the structure of the potential for the Hamiltonian system. The analysis of the number and nature of critical points turned out to be decisive in this work. It was found that the number of critical points can be four or two, depending on the value of the Froude number (for fixed density and depth ratios). For sets of parameters corresponding to oceanic conditions we have perceived the existence of true solitary waves and their broadening whenever the wave speed increases towards a limit value. Finally, other sets of parameters are considered for which multi-humped solitons exist, highlighting the richness and complexity of the system considered

On s'interesse a l'etude de la stabilite lineaire d'ondes de surface de gravite tridimensionnelles en profondeur infinie. Pour cela une methode spectrale de type galerkin a ete developpee. Les equations du mouvement sont ramenees a un probleme aux valeurs propres generalise ou les perturbations sont decomposees spectralement en modes normaux. Le calcul de l'onde de base a ete etendu analytiquement jusqu'aux quatrieme et cinquieme ordres grace a l'utilisation d'un algorithme de calcul formel: reduce. Le recours a la methode ro a permis de retrouver a partir de solutions calculees semi-numeriquement jusqu'a l'ordre 27 les resonances harmoniques existant au sein d'un train d'ondes tridimensionnelles. L'etude de la stabilite lineaire de ces formes a montre que les instabilites de type modulationnelles ont des echelles de temps caracteristique beaucoup plus petites que celles correspondant aux resonances harmoniques. Pour des cambrures moderees de l'onde de base, les instabilites dominantes appartiennent a la classe i et peuvent conduire a des transitions sous-harmoniques. Les resonances harmoniques sont des instabilites de la classe i et conduisent a des bifurcations de l'onde de base. Aux fortes cambrures l'existence de bifurcations sous-harmoniques de la classe ii a ete mise en evidence

La turbulence d’onde cherche à apporter une description statistique des interactions d’un ensemble d’ondes faiblement non-linéaires. Initiée dans les années 1960 par les travaux de Zakharov et de Hasselmann, cette théorie est régulièrement mise en défaut par les observations expérimentales, en particulier dans le régime d’ondes de gravité ainsi qu’aux abords de la transition gravito-capillaire. L’objectif de cette thèse est d’étudier expérimentalement ces deux régimes en analysant directement les interactions résonantes qui sont le cœur de la théorie de la turbulence faible. Une première expérience concerne le régime gravito-capillaire. Une cascade d’énergie constituée d’ondes faiblement linéaires est observée en accord avec la phénoménologie de la turbulence faible. L’utilisation d’outils statistiques d’ordre supérieur a permis de montrer que ce sont des interactions à 3-ondes essentiellement colinéaires qui gouvernent la cascade. La seconde expérience explore le régime gravitaire dans la plateforme de Coriolis. Le spectre de puissance montre la présence systématique d’une branche harmonique qui reste faible devant la composante linéaire. Les corrélations indiquent la présence d’interactions à 3-ondes entre la branche linéaire et la branche harmonique. Aucune interaction à 4-ondes comme le prévoit la théorie n’est observée. La dernière partie rapporte les résultats d’une expérience sur des ondes internes ainsi qu’une campagne de mesure in-situ de la mer Noire dont les données ont été mises à disposition par F. Ardhuin. Ces deux expériences confirment les résultats de la partie précédente et soulèvent la question de l’importance des interactions à 3-ondes avec la branche harmonique pour la génération de la cascade en régime de gravité…
The wave turbulence provides a statistical description of the interactions of a large set of weakly non-linear waves. Introduced in the 1960s by the works of Zakharov and Hasselmann, this theory often fails against experiments, particularly for gravity waves and at the crossover for capillary-gravity waves. The objective of this PhD is to study experimentally these two regimes by looking directly at the resonant interactions that are the heart of the weak turbulence theory. The first experiment focuses on the capillary-gravity regime. An energy cascade composed of weakly linear waves is observed in agreement with the phenomenology of the theory. The use of higher order statistical tools shows that it is essentially 3-waves collinear interaction that govern the cascade. The second experiment explores the pure gravity regime thanks to the large dimensions of the Coriolis platform. The full energy spectrum shows the systematic presence of the harmonic branch, although it remains small compared to the linear component. The correlations indicate the presence of strong 3-waves interactions between the linear branch and the harmonics branches. No 4-waves interaction as assumed by the theory is observed. The last section reports the results from an experiment on internal waves and from in situ data of the Black Sea made available by F. Ardhuin. These two experiments confirm the results of the previous section and raise the question of the importance of the 3-wave interaction with the harmonic branch for generating the energy cascade in the gravity wave regime…

Les vagues courtes sont omniprésentes à la surface des océans, avec des longueurs de quelques dizaines de mètres au mètre typiquement. Connaitre leurs directions de propagation en mer est important à plusieurs titres, notamment pour la compréhension de la dynamique de l'état de mer, des échanges air-mer ou de la dérive de particules en surface. Ces distributions directionnelles sont étudiées ici au regard des progrès récents réalisés en techniques d'instrumentation. L'analyse du bruit sismo-acoustique enregistré en grandes profondeurs permet d'extraire un comportement quasi-universel qui dépend indirectement de cette distribution à travers ladite intégrale de recouvrement. Il est cohérent avec des observations directes du champ de vagues obtenues à partir de reconstructions tridimensionnelles de la surface de l'océan. Alors que la direction de propagation des vagues longues s'aligne avec celle du vent, les vagues courtes s'en détachent d'autant plus à mesure que leurs échelles diminuent (bimodalité).La comparaison de ces observations avec les prédictions d'un modèle numérique de vagues, basé sur l'environnement WAVEWATCH®III, permet de constater que ces modèles sont qualitativement valables mais encore quantitativement incorrects. Une des possibilités explorées pour corriger cet effet est la prise en compte de sources de vagues courtes à ±90° de la direction du vent, qui pourraient être associées au déferlement des vagues longues. Une telle source à elle seule n'explique pas les formes des distributions directionnelles observées. D'autres mécanismes pourraient intervenir que de futures investigations pourront tenter de clarifier
Short surface gravity waves are ubiquitous at the ocean surface, with lengths from a few tens of meters to a meter typically.Knowing their propagation directions at sea is important in several respects, especially for the understanding of sea-state dynamics, airsea interactions and particles surface drift.Their directional distributions are here investigated in the light of the recent progress made in instrumentation techniques. The analysis of ocean bottom seismo-acoustic noise records allows for the extraction of a quasi-universal behavior which indirectly depends on this distribution through the socalled overlap integral. It is coherent with direct observations of the wave field obtained from tri-dimensional reconstructions of the ocean surface elevation field. While the propagation direction of long waves aligns with the wind direction, short waves progressively detach from it towards small scales (bimodality).Comparing those measurements with the predictions of a spectral numerical wave model, based on WAVEWATCH®III environment, allows to realize that they provide qualitatively correct but quantitatively incorrect predictions. One of the possibilities here explored to correct for it, is by accounting for the sources of energy at ±90° to the wind direction, which could be associated with the breaking of long waves. This source term on its own does not explain the shapes of the observed directional distributions. Other mechanisms could come into play that future investigations will help clarify

Le projet de recherche consiste à observer en laboratoire la radiation de Hawking, cette prédiction stupéfiante de l'astrophysicien anglais Stephen Hawking faite en 1974 : les trous noirs ne sont pas noirs. Autrement dit, ils n'absorbent pas tout ce qui est à leur portée mais émettent un rayonnement. En plus des complications du fait que ces objets célestes sont à des milliers d'années-lumière, ce rayonnement est tellement faible que cela reviendrait à essayer d'entendre un murmure dans un concert de rock. Mais William Unruh, en 1981, a proposé une solution : utiliser des systèmes hydrodynamiques qui présentent les mêmes équations mathématiques qu'en astrophysique. Plus précisément, dans notre cas, nous utilisons la correspondance entre la propagation des ondes lumineuses au voisinage d'un trou noir et celles des ondes de surface dans un contre-courant rendu inhomogène par la présence d'un obstacle immergé. Pour cela, une compréhension approfondie de la mécanique des ondes de surface est nécessaire (bathymétrie variable, vorticité, non-linéarités…). Du côté technique, une méthode de mesure de surface libre a été développée et optimisée
The aim of the PhD is the observation the Hawking radiation in the laboratory, this astounding prediction of the English astrophysicist Stephen Hawking made in 1974: black holes are not black. In other words, they do not absorb anything within reach but emit a radiation. In addition to the complications of the fact that these celestial objects are thousands of light years away, this radiation is so weak that it would be like trying to hear a whisper in a rock concert. But William Unruh, in 1981, proposed a solution: to use hydrodynamic systems which have the same mathematical equations as in astrophysics. More precisely, in our case, we use the correspondence between the propagation of light in the vicinity of a black hole and surface waves propagation on a inhomogeneous countercurrent (due to the presence of a submerged obstacle). For this, a thorough understanding of the surface waves physics is necessary (variable bathymetry, vorticity, non-linearities ...). On the technical side, a free surface measurement method has been developed and optimized

Depuis 1960 de fortes perturbations de l'ionosphère consécutives à des tremblements de Terre ont mis en évidence le couplage dynamique entre la Terre solide et l'atmosphère. De nombreuses observations de phénomènes associés ont depuis été réalisées, par des mesures au sol ou par satellite. Nous présentons ici une étude de ces phénomènes, fondée d'une part sur la modélisation de ce couplage par les méthodes sismologiques, d'autre part sur le développement de nouveaux outils d'observation adaptés à ce nouveau champ de recherches. Ce travail s'inscrit dans le cadre de la préparation de la mission DEMETER (microsatellite CNES dédié à l'observation des signaux ionosphériques induits par l'activité sismique ou volcanique, dont le lancement est prévu en 2003). La première partie présente les différentes observations en liaison avec le couplage Terre atmosphère, et leur interprétation. La deuxième partie est dédiée à l'établissement d'une extension des méthodes de calcul de modes propres permettant de calculer des sismogrammes synthétiques pour une source et une station situées soit dans la Terre solide, soit dans l'océan ou l'atmosphère. Les synthétiques calculés par sommation de modes, pour une source sismique, montrent un bon accord avec les données fournies par le sondeur Doppler du CEA. La troisième partie présente les travaux réalisés pour développer de nouveaux outils d'observation dans l'ionosphère, notamment au dessus de zones à forte activité sismique, à partir des réseaux GPS denses, tels ceux de Californie ou du Japon. Nous développons enfin en conclusion les perspectives ouvertes par les signaux sismo-atmosphériques, que ce soit dans les champs de la sismologie ou de l'aéronomie

La première partie de la thèse concerne le calcul numérique des ondes de gravité en 3D. Le modèle résout les équations d'Euler incompressibles avec surface libre pour un écoulement potentiel. L'association de l'Algorithme des Multipôles Rapides avec la Méthode des Eléments aux Frontières permet d'améliorer significativement l'efficacité du modèle. Deux applications sont alors considérées : le déferlement d'une onde solitaire sur un fond tridimensionnel et la focalisation spatiale générée par un batteur à houle. Dans la seconde partie, une étude plus en amont est effectuée dans le contexte des ondes internes en deux dimensions. A l'aide d'un système de type Korteweg de Vries, des ondes solitaires généralisées sont discutées dans le cas où la vitesse approche la valeur critique correspondant à l'apparition des fronts. Ces solutions résultent de la résonance entre une onde solitaire large ayant une amplitude limite et une onde courte, qui se propagent à la même vitesse de phase.

Cette thèse a pour objectif d'analyser la surface libre dans un canal à houle par une mesure optique. Cette nouvelle technique de mesure consiste à utiliser une caméra pour enregistrer l’évolution spatio-temporelle de la surface libre dans un canal à parois vitrées où l'eau est traitée par fluorescence induite par laser (FIL). Le bon contraste eau-air obtenu sur les images acquises permet de déterminer, avec précision, la position de la surface libre. Chaque rangée de pixels peut fournir une évolution ponctuelle de la surface libre en fonction du temps comme un outil de mesure ponctuelle de la surface libre traditionnel, d'où l'obtention d’une très grande résolution spatiale. Cette mesure permet de mettre à l'épreuve la méthode de discrimination des différents modes propagatifs de la houle devant une structure réfléchissante en utilisant quatre sondes fixes de Lin et al. (2004). L'utilisation de cette méthode avec des mesures optiques met en évidence la pertinence de la méthode sur la séparation des modes fondamentaux et des difficultés rencontrées lors de son application pour l'obtention des modes harmoniques. Les mêmes conclusions sont tirées quand on effectue l'étude comparative entre la séparation des houles par quatre sondes fixes résistives et celle par deux sondes mobiles de Brossard et al. (2000). La forme de la surface libre obtenue par mesure optique permet, par ailleurs, de caractériser la déformation de la surface libre à proximité d'une structure marine réfléchissante en fonction de l'inclinaison de la paroi d'impact. A cet effet, plusieurs paramètres associés à la forme extrême de la surface libre sont analysés en fonction de l'orientation de la paroi
This PhD study aims to analyze the free surface within a wave channel by using a new optical measurement. This process uses a video and a laser induced fluorescence to visualize the water movement within a wave channel equipped with glass walls. The good contrast between the water and the air obtained on the captured images allows to detect accurately the free surface. A pixel range can give one punctual evolution of the free surface like a traditional punctual measurement of the free surface (for example: resistive probe). So the space resolution of the free surface can be obtained with a very high resolution. This optical measurement opens an in-depth investigation on the decomposition of incident and reflected harmonic waves using four wave gauges proposed by Lin et al. (2004). On the one side, it confirms the good pertinence of this method with the fundamental waves. On the other side, some difficulties appear about the estimation of higher harmonic waves. The same conclusions are found by comparing the four fixed gauges method of Lin et al. (2004) with the moving probes method of Brossard et al. (2000). This new measurement method allows to characterize the different behaviours of the free surface nearby a sloping marine structure according to the structure inclinations. For this purpose, various parameters associated with the extreme forms of the free surface are analyzed in relation to the structure inclination

Cette thèse porte sur l'étude expérimentale des ondes à la surface de l'eau et se concentre sur deux sujets : valider la focalisation des ondes de surface par retournement temporel et caractériser la turbulence d'onde par analyse des spectres spatio-temporels. La problématique commune était la mesure de la déformation de la surface libre. Avec la technique de Profilométrie par Transformée de Fourier utilisée jusqu'à present, la coloration de l'eau par de la peinture usuelle a pour conséquence une atténuation des ondes par résonance d'ondes de films de surface. Une amélioration importante de la méthode permet une analyse fiable des phénomènes d'ondes en surmontant l'effet d'amortissement. Ce travail apporte ensuite la première preuve expérimentale de focalisation par retournement temporel des ondes de surface. Un unique canal de retournement temporel a suffi pour reconstruire l'onde à sa source initiale dans une cavité. Il a été démontré que la qualité de la focalisation augmente linéairement avec le nombre de canaux de réémission. Une autre partie de cette thèse concerne des expériences de turbulence d'onde effectuées pour deux bandes de fréquence de forçage avec différentes intensités d'onde. Selon la bande de forçage, deux régimes différents ont été observés. La pente de cascade d'énergie s'est révélée être dépendante du forçage, comme observé précédemment, ou indépendante. Dans ce dernier cas, les résultats sont en accord avec la théorie. La thèse traite également de la bathymétrie. En utilisant la "méthode du cercle" cette étude a permis de déterminer la profondeur d'eau par ajustement de la fonction de Bessel appropriée aux données expérimentales.

L'objectif du travail de thèse est d'étudier les effets de température et du dopage sur les caractéristiques de gravure du Si et des polymères : produits de réaction, cinétiques, énergie d'activation, anisotropie, et sélectivité. La gravure anisotrope des polymères est ensuite étudiée en fonction de la température en utilisant des mélanges de gaz permettant d'utiliser un procédé par passivation latérale. Les résultats expérimentaux obtenus sont discutés en tenant compte de l'étude thermodynamique des systèmes chimiques concernés. Le travail s'achève par l'étude de faisabilité de filtres pour microfiltration par perçage de pores à travers des films polymère.

Methodes de calcul sur ordinateur concernant la propagation de la houle, tenant compte des effets combines de refraction due aux fonds, de diffraction et reflexion dus aux ouvrages maritimes. Problemes de houles periodiques et irregulieres, et de houles regulieres (variation du niveau moyen de la mer et des courants), ainsi que de diffraction des ondes longues par des ouvrages offshore. Cas des seiches dans les ports et de houle irreguliere en canal en presence d'un ouvrage reflechissant. Comparaison avec essais en laboratoire et autres methodes theoriques

Le but de ce travail de thèse est d'étudier les moyens de lithographie haute résolution pour la fabrication de résonateurs à ondes élastiques de surface, et de l'illustrer à travers la réalisation de sources de fréquences fonctionnant au-delà du GigaHertz. Dans un premier temps nous abordons les différents dispositifs fondés sur les ondes élastiques de surface puis les sources de fréquence (instabilités caractéristiques) et fixons les objectifs de l'étude au travers notamment d'un état de l'art. Dans un second temps, nous présentons les moyens de lithographie étudiés dans le cadre de ce travail, à savoir la lithographie électronique, la gravure par faisceau d'ions focalisés, la lithographie UV par projection et la lithographie par nano-impression. Pour chacune d'entre elles, nous détaillons le principe de fonctionnement et montrons, notamment grâce à des simulations, leur intérêt et leurs limitations. Ensuite, nous présentons la fabrication et la caractérisation de résonateurs sur différents types de substrats ayant des propriétés innovantes par rapport à nos applications. Le PZT élaboré par épitaxie, présentant des coefficients de couplage élevés (plusieurs pourcents) couplés à une granulométrie fine et une orientation cristalline selon l'axe 001. Le diamant, qui permet d'atteindre des vitesses de phase de l'ordre de 10000 m.s-1, soit une vitesse deux fois supérieure à celles des ondes transverses sur substrat de quartz, quartz que nous avons également étudié afin de rechercher de nouveaux points de fonctionnement à haute fréquence. Pour chaque matériau, nous identifions un ou plusieurs moyen(s) de lithographie qui nous permettent de fabriquer les résonateurs. Les étapes de conception, de fabrication et de caractérisation sont décrites en détail. La dernière partie du manuscrit consiste à exposer les caractéristiques des oscillateurs fondés sur les résonateurs à haut produit Qf ainsi fabriqués (Qf > 5.1012). Nous reportons les résultats obtenus à des fréquences de 1,5 GHz (sur quartz) et à 3 GHz (sur diamant nanocristallin). Le bruit de phase à 10 kHz de la porteuse est compris entre -100 et -110 dBc.Hz-1, et le bruit plancher est de -160 dBc.Hz-1. Nous concluons en donnant des pistes afin d'améliorer ces caractéristiques

Le but de ce travail de thèse est d'étudier les moyens de lithographie haute résolution pour la fabrication de résonateurs à ondes élastiques de surface, et de l'illustrer à travers la réalisation de sources de fréquences fonctionnant au-delà du GigaHertz. Dans un premier temps nous abordons les différents dispositifs fondés sur les ondes élastiques de surface puis les sources de fréquence (instabilités caractéristiques) et fixons les objectifs de l'étude au travers notamment d'un état de l'art. Dans un second temps, nous présentons les moyens de lithographie étudiés dans le cadre de ce travail, à savoir la lithographie électronique, la gravure par faisceau d'ions focalisés, la lithographie UV par projection et la lithographie par nano-impression. Pour chacune d'entre elles, nous détaillons le principe de fonctionnement et montrons, notamment grâce à des simulations, leur intérêt et leurs limitations. Ensuite, nous présentons la fabrication et la caractérisation de résonateurs sur différents types de substrats ayant des propriétés innovantes par rapport à nos applications. Le PZT élaboré par épitaxie, présentant des coefficients de couplage élevés (plusieurs pourcents) couplés à une granulométrie fine et une orientation cristalline selon l'axe 001. Le diamant, qui permet d'atteindre des vitesses de phase de l'ordre de 10000 m.s-1, soit une vitesse deux fois supérieure à celles des ondes transverses sur substrat de quartz, quartz que nous avons également étudié afin de rechercher de nouveaux points de fonctionnement à haute fréquence. Pour chaque matériau, nous identifions un ou plusieurs moyen(s) de lithographie qui nous permettent de fabriquer les résonateurs. Les étapes de conception, de fabrication et de caractérisation sont décrites en détail. La dernière partie du manuscrit consiste à exposer les caractéristiques des oscillateurs fondés sur les résonateurs à haut produit Qf ainsi fabriqués (Qf > 5.1012). Nous reportons les résultats obtenus à des fréquences de 1,5 GHz (sur quartz) et à 3 GHz (sur diamant nanocristallin). Le bruit de phase à 10 kHz de la porteuse est compris entre -100 et -110 dBc.Hz-1, et le bruit plancher est de -160 dBc.Hz-1. Nous concluons en donnant des pistes afin d'améliorer ces caractéristiques.

Le silicium poreux est un matériau qui est actuellement utilisé dans de nombreux domaines, tels que la biologie ou la microélectronique, grâce à ses propriétés remarquables. De nombreuses applications sont étudiées au sein du laboratoire GREMAN, telles que la fabrication de vias électrique ou de capacités 3D. Le matériau étudié au sein de cette thèse est du mésoporeux, qui est utilisé comme substrats dans les applications RF. La caractérisation non destructive de ce matériau est encore limitée, soit selon l’épaisseur de la couche poreuse, soit selon la taille des pores. Cela limite ainsi l’industrialisation des procédés de fabrication de silicium poreux. Une technique ultrasonore de caractérisation est proposée dans cette thèse afin de permettre un suivi de la gravure in situ et en temps réel. Ainsi les variations de gravure peuvent être contrôlées
Porous silicon is a material that is currently used in many fields such as biology and microelectronics, thanks to its remarkable properties. Non-destructive characterization of this kind of material is still limited, mostly due to thickness of porous layer and pore size. The aim of this work is the development of an ultrasonic characterization method to allow monitoring of in situ etching in real time. First, the study of electrochemical etching and tanks where it is made to have the estimated microgeometric parameters of the porous layer. Through knowledge of the pore size and orientation, the mechanical constants md the values of permeability and tortuosity are estimated. Second, propagation of the ultrasonic waves within the material bi-porous Si-Si layer is examined. Modelling of the porous i layer is performed through the Biot model to estimate the longitudinal speed to calculate the theoretical spectrum transmission through the etched wafer. A measurement using an insertion-substitution method allows a determination of transmission spectrum. The parameters of the porous layer (thickness and porosity ) are determined by an inverse problem resolution, based on a genetic algorithm. A comparison with destructive measurements shows the interest of the ultrasonic measurement

Nous considèrons le ballottement des liquides dans les réservoirs cylindriques pour de forts taux de remplissage. Le système est soumis à une oscillation rectiligne horizontale et périodique de basse fréquence. Des visualisations ainsi que des mesures temporelles de la position de la surface libre par sonde capacitive ont permis de détailler les mouvements d'ondes ainsi que la déstabilisation du front. Trois régimes sont mis en évidence : un mode plan antisymétrique, un régime chaotique et un mode tournant. Le mode forcé est très bien modélisé par un pendule simple amorti. Ce modèle mécanique permet de prévoir la coexistence initiale du mode propre décroissant et du mode forcé et de déterminer l'amplitude stationnaire et le déphasage par rapport à l'excitation. La résonance est observée pour des fréquences inférieures à la fréquence propre linéaire du mode 1, la non linéarité est négative pour ces taux de remplissage. Le mode plan déferle alors et un régime pseudo périodique d'alternance des différents modes et de phases de brisure s'installe. L'étude détaillée de la brisure est réalisée en cuve carrée. Le front de l'onde à la paroi est déstabilisé par des ondes transverses de type Faraday. Cette instabilité donne lieu à une forte modification du profil de l'onde. Elle conduit également à une importante création de bulles entraînées et de gouttes par un phénomène de splashing. Pour des fréquences légèrement supérieures à la fréquence de résonance linéaire, le mode tournant, onde progressive azimutale, émerge. Ce mode existe pour des fréquences élevées par mise en rotation de la masse de fluide et effet Doppler. Il reste stable pour des amplitudes d'ondes très importantes.