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Université de Franche-Comté
/ 20-08-2010
Lavrov Roman
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Ce travail de thèse concerne une étude numérique et expérimentale d’une application du codage par chaos aux télécommunications optiques haut-débit. La démonstration expérimentale a été réalisée à l'aide d'une nouvelle architecture électro-optique inspirée de la dynamique d’Ikeda, mais utilisant une modulation de phase électro-optique chaotique. de 2a lumière. La dynamique chaotique est obtenue entre autre grâce a l'utilisation d'une conversion non linéaire de la phase vers l'intensité, réalisée par un démodulateur DPSK (interféromètre à deux ondes déséquilibré), typiquement utilisé en télécommunication optique par modulation différentielle de phase. L’utilisation d'un tel composant conduit à l’introduction d'une non linéarité non locale dans le temps, dans l'équation intégro-différentielle retard décrivant l'évolution de la dynamique de l’oscillateur optoélectronique. La simulation numérique de cette dynamique a été faite en utilisant des équations aux différence de filtres numériques dans des conditions de sur-échantillonnage, permettant ainsi de prendre en compte l'ordre élevé de l'équation différentielle effectivement impliquée dans l'expérience. Les résultats de simulation sont en très bon accord avec les observations expérimentales, et ont permis d'élucider certaines particularités des solutions de ce type de dynamique. Nous avons étudié les propriétés de synchronisation de la porteuse chaotique par un récepteur construit en copiant en boucle ouverte l'architecture d’émetteur-générateur de chaos. La sensibilité de cette synchronisation distante entre chaos a été explorée en fonction des écarts entre paramètres, et en fonction de diverses distorsions introduites par un canal de transmission. Le codage, la transmission, et le décodage d'un signal binaire DPSK, a été réalisée. Le montage final a été éprouvé dans des conditions réalistes de terrain, au travers d'expériences réalisées sur des réseaux optiques installés (réseau des frères Lumière de Besançon, et réseau métropolitain d’Athènes), au débit record de 10 Gb/s pour ce type de liaison masquée 1 par chaos, ct sur des distances de plus de 12.0 km. L'intégration du montage, l’utilisation de composants dédiées, ainsi que des topologies plus avancées de générateur‘ de chaos utilisant ce même principe, sont discutés et proposés.
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Université de Franche-Comté, Université de Technologie de Varsovie Départemnt ZIF
/ 14-12-2009
Krupa Katarzyna
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L'objectif de ce mémoire de thèse consiste à étudier et caractériser les propriétés de couche mince piézoélectrique de nitrure d aluminium (AIN) utilisées comme une couche d actionnement de micropoutres multimorphes actionnées piézoélectriquement et a évaluer leurs performances micromécaniques. Ce travail a été effectué en utilisant une méthodologie hybride basée sur 1 interaction entre le modèle physique et mathématique des objets étudiés. Ces recherches ont été faites dans le cadre d`une thèse de doctorat effectuée en cotutelle entre l`Université de Franche-Comté et Université Technologique de Varsovie. Les deux laboratoires qui ont porté ce projet sont le Département d'Optique P.M. Duffieux de l nstitut FEMTO-ST et l institut de Micromécanique et Photonique. Une méthodologie hybride opto-numérique a été proposée pour étudier des microstructures. Cette méthodologie permet la caractérisation complexe de ces échantillons en identifiant les divergences entre leur modèle physique et mathématique. Cette approche hybride, combinant les données expérimentales obtenues par l interférométrie optique et les techniques de nanoindentation avec les résultats de traitements numériques et les équations analytiques, a été appliquée pour étudier les micropoutres silicium où un film mince piézoélectrique d AlN a été déposé entre les deux électrodes métalliques. Grâce à ces interactions, les propriétés de films AIN ainsi que les comportements micromécaniques de transducteurs piézoélectriques et leur fiabilité ont été déterminés. Nous avons bâti un modèle physique de ces dispositifs multimorphes en utilisant la plateforme de métrologie basée sur l interféromètre de Twyman-Green, offrant les avantages de mesure non-destructive et la haute résolution de techniques optiques. Ainsi, nous avons obtenu des données caractérisant les comportements statiques et dynamiques de micropoutres AIN, ainsi que les différentes propriétés physiques des éléments étudiés. Enfin, quelques mesures de fiabilité de nos micro objets ont permis l évaluation de l`impact de certains paramètres géométriques et fonctionnels sur les comportements des échantillons et leur durée de vie. Le modèle mathématique proposé s appuie à la fois sur l utilisation d`équations analytiques et le calcul par la Méthode des Éléments Finis faisant appel au logiciel ANSYS. Ces calculs ont tenu compte de l aspect multicouche des éléments étudiés. Ce travail de modélisation a permis d`identifier les paramètres critiques de ces microactionneurs piézoélectriques à la fois du point de vue dimensionnel que matériel et de mieux comprendre leurs mécanismes de vieillissement. Par ailleurs, une étude de fiabilité a aussi été réalisée, en incluant des tests accélérés du vieillissement et de la fatigue, ainsi que une étude de la stabilité opérationnelle. Les résultats obtenus nous ont permis de mieux cerner quels sont les paramètres critiques de dommagement le plus probables de ces micro objets et estimer leur temps de vie. Enfin, l approche opto-numérique proposée a permis d'identifier les étapes de fabrication critiques des micropoutres d AlN afin d'optimiser leur fabrication. La méthodologie hybride proposée au cours de la thèse de doctorat a étendu la capacité métrologique des techniques d interférométrie laser. Elle permet de développer les méthodes pour la caractérisation des microstructures, la détermination de leur fiabilité et l assistance de leur technologie dans la réalisation des dispositifs fiables des paramètres requis. L application de cette méthodologie a permis de bien comprendre les propriétés de films d`AlN aussi bien que les performances des micropoutres piézoélectriques. Cela peut effectuer en une augmentation de nombre des applications possibles de ces microstructures d AlN, en améliorant leur qualité et contrôle.
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Université de Franche-Comté
/ 17-12-2010
GALEANO ZEA July Andréa
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Cette thèse propose et démontre une nouvelle approche pour mesurer par vision la position d'une cible dans le plan XY. La mise en œuvre concerne la microscopie optique d'échantillons biologique grâce à des boîtes de culture cellulaire référencées en position. Conçus et réalisés spécifiquement, ces prototypes constituent un référentiel de position solidaire des cultures biologiques. Cela permet le repositionnement très précis des spécimens sous le microscope ainsi que la superposition digitale des images enregistrée au centième de pixel. Cette méthode est validée par le suivi site à site des transformation et déplacements cellulaires au cours du temps, malgré le transfert répété des préparations du microscope à l'incubateur. La méthode repose sur le traitement numérique des images d'un motif pseudopériodique micro-fabriqué en salle blanche et déposé sur la cible à poursuivre. Une mesure binaire -absolue mais pas résolvante_ est combinée avec une mesure linéaire - relative mais très résolvante- pour obtenir un repérage absolu et très précis de la position et de l'orientation de l'objet dans le plan. Le traitement binaire est basé sur un cryptage de la position sous la forme de séquences pseudo-aléatoire de type LFSR étendues à deux dimensions. Le traitement linéaire est basé sur des calcul de phase après filtrage dans le domaine spectral. L'information de phase sert également au calcul du contraste local des séquences binaires, ce qui confère une très grande robustesse au décodage binaire de position. A partir d'un motif de période 4um, les performances obtenues correspondent à 20 nm de résolution en position latérale et 10 -20 en orientation dans le plan.
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Université de Franche-Comté
/ 25-11-2010
Rabenorosoa Kanty
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La thèse propose un concept de microbancs optiques reconfigurables (MOEMS 3D hybrides) à base d'éléments microfabriqués et assemblés à l aide d une station robotique : ces nouveaux bancs optiques combinent les avantages du micro-assemblage robotique et des techniques de microfabrication sur silicium. Le positionnement fin des supports optiques sur un substrat s'effectue par une tâche de guidage. La réalisation d'une telle tâche à l'échelle micrométrique est une contribution majeure de la thèse. Elle a nécessité plusieurs avancées. L absence de modèles fiables et de mesures disponibles pour des contacts plan / plan, un type de contact très fréquent en micro-assemblage, nous a conduit au développement d un banc de moeurs robotisé pour évaluer la force de pull-off. Ensuite, un système robotique équipé de préhenseur à deux doigts de serrage instrumentés a été mis en oeuvre pour mesurer simultanément la force de serrage et la force de Contact latéral qui agit sur le micro-objet manipulé durant le guidage. Un modèle de l évolution de la force de serrage lors de l apparition de la force de contact latéral est présenté et confronté à une modélisation par éléments nis ainsi qu'à des résultats expérimentaux. Enfin, une stratégie de guidage est établie en prenant en compte la stabilité de la saisie et les spécificités du micromonde. Une commande hybride force/ position est choisie pour automatiser le guidage par deux doigts instrumentés (GDDI). Elle a été mise en oeuvre avec succès sur un système robotique.
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Université de Franche-Comté
/ 11-09-2008
Chedevergne Fany
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L'analyse des pressions plantaires est un procédé auquel les praticiens recourent de plus en plus pour observer les troubles de l'équilibre et de la marche de leur patient. Qualifier et quantifier l'appui du pied au sol permet de juger de la santé du système neuro-musculaire, d'établir un diagnostic médical, de réaliser un suivi, mais aussi de prévenir de futurs traumatismes. Les outils d'acquisition des pressions plantaires, ou baropodomètres, sont multiples et variés mais leur fonctionnalité ne répond pas complètement au besoin médical. Peu d'entre eux permettent l'observation de la marche pieds nus et aucun ne la permet de façon reproductible sur de nombreux pas consécutifs. C'est pourquoi, cette étude porte sur un nouvel outil baropodométrique préalablement mis au point dans notre laboratoire : un chausson équipé de capteurs de force. Un premier prototype est d'abord analysé, testé et caractérisé. Il se révèle n'être adapté qu'à une utilisation clinique avec des individus sains. Après plusieurs améliorations mécatroniques, un nouveau prototype est proposé pour l'analyse de la marche de tout individu quelle que soit sa pathologie. Le traitement des données est également développé à l'intention du praticien pour lui permettre une analyse aisée et rapide de la marche grâce à un système d'affichage graphique précis. Les premières applications cliniques montrent que l'outil est encore perfectible quant à sa précision de mesure. Cependant, l'évolution de la répartition des pressions plantaires est clairement indiquée au cours du temps. L'outil est utilisable aussi bien en milieu clinique qu'en contexte écologique chez le patient lui-même. L'analyse de l'équilibre comme celle de la locomotion pourront se faire de façon plus spontanée et régulière que ce soit chez les patients âgés sujets aux risques de chutes, ou chez les patients diabétiques sujets aux risques d'ulcères, ou encore de façon post-opératoire chez un individu en rééducation, et de façon large quelle que soit la pathologie du sujet.
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Université de Franche-Comté
/ 09-11-2009
Delmas Bruno
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Depuis près d'un siècle, les résonateurs à quartz à ondes de volume sont utilisés pour stabiliser les oscillateurs électriques. Cette longévité est due aux propriétés exceptionnelles du quartz et aux progrès constants de la technique. Pour les applications spatiales, il n'est généralement pas possible d'intervenir sur le composant. La dérive en fréquence doit alors être réduite et contrôlée sur des dizaines d'années. Cette variation systématique de la fréquence de résonance au cours du temps est due à l'évolution de plusieurs phénomènes physiques dont nous avons fait la synthèse et une analyse quantitative. Le premier de nos deux axes d'études porte sur l'étude des contraintes mécaniques dans la lame de quartz. Un travail bibliographique nous a permis d'étudier les spécificités de différentes formes de résonateur pour comprendre l'effet des contraintes mécaniques et les moyens de limiter la variation d fréquence induite. Les outils de modélisation actuels nous ont aidés à mettre au point une géométrie apportant une nette réduction de l'effet force- fréquence, confirmée par les mesures des premiers prototypes. L'autre axe d'étude est expérimental et porte sur un procédé essentiel communément appelé "pré-vieillissement". Les nombreuses contraintes de cette étude, telles que le temps, nous ont imposé une organisation méthodique de l'expérimentation. Ainsi, les plans factoriels fractionnaires nous ont permis de limiter les moyens techniques tout en obtenant les effets de chaque paramètre définissant le pré-vieillissement. Les résultats convergent vers la même conclusion que celle faite lors de l'étude quantitative des phénomènes physiques produisant le vieillissement.
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Université de Franche-Comté
/ 17-12-2009
Gibeau Elie
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Parmi les nombreuses approches de la modélisation des alliages à mémoire de forme (AMF), nous avons choisi d'en traiter une, basée sur les surfaces de début de transformation de phase. Dans ce cadre, le modèle étudié est construit sur une étude thermodynamique. Le choix de la surface de début de transformation relève d'un critère de von Misès agrémenté d'une fonction de correction permettant de répondre à de critères de convexité ainsi qu'à la dissymétrie entre la traction et la compression qu'on retrouve dans les AMF. Un second modèle, issu de la littérature, a été aussi éprouvé: celui de E. Sadjadpour et Pro K. Bhattacharya. Il est bas sur une surface de fin de transformation martensitique. Cette surface particulière fait l'objet d'une étude et de détails a cours du mémoire. Jusqu'à présent ces deux modèles n'avaient été testés que de façon qualitative. Chacun de ses modèles a été confronté un ensemble de données expérimentales fournies au cours d'un colloque de l'ANR MAFESMA. Cette base de données contient des tests uniaxiaux, multiaxiaux, de commande en températures, etc... On note un grand parallélisme entre les deux modèles traités, bien que basés sur deux surfaces de transformation différentes. Une étude théorique propose un pont unissant ces domaines de transformation, la dualité entre les contraint de début de transformation et les déformations de fin de transformation a été mise en place. Des données expérimentales (iTi et CuAIBe) de la littérature ont été prises pour tester cette dualité.
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Université de Franche-Comté
/ 19-12-2008
Paris Mickaël
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L'alimentation en composants est un problème majeur dans la conception des systèmes de production et plus particulièrement d'assemblage. Un système d'alimenation doit garantir la position et l'orientation des composants qu'il fournit au système d'assemblage, quelle que soit la taille des composants. En revanche, le niveau de précision sera généralement d'autant plus important que les composants sont petits. Nos travaux ont été réalisés dans le contexte de I'alimenation en composants de taille millimétrique à microscopique avec des objectifs de modularité et de haute précision de positionnement. La première contribution de la thèse a consisté à élaborer une stratégie pour l'alimentation de haute précision en composants millimétriques pour une architecture ouverte, flexible et standardisée, proposée par un projet européen EUPASS (Evolvable Ultra Precision ASembly System). Un système standard a ainsi été développé. II est modulaire, reconfigirable, précis (au micron) et flexible car reconfigurable pour différents types de composants Sur la base de ces travaux, nous avons étendu notre étude aux systèmes de micro-assemblage (micro-usine). L'objectif était de déplacer dans un plan des micro-objets jusqu'à une position donnée. L'idée retenue se fonde sur l'utilisation des vibrations pour entraîner ces micro-objets par inertie. II a donc été nécessaire de caractériser les interactions entre la surface du système d'alimentation et la surface du micro-objet. Pour cela nous avons élaboré une méthode pour évaluer directement la force concernée.
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Université de Franche-Comté
/ 22-10-2010
Mammosser Didier
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Pour optimiser l'énergie vibratoire extraite d`une structure il faut choisir convenablement les paramètres du transducteur électrodynamique employé. Dans le cas d une boucle de récupération d énergie linéaire, pour maximiser la puissance extraite il faut que les amortissements électriques créés par la boucle de rétroaction) et mécaniques (dû aux pertes internes de la structure flexible) soient égaux. Cela revient à choisir le gain permettant de se placer à l`abscisse égale au double de celle en circuit ouvert sur le tracé du lieu d Evans. Si la boucle est trop petite pour obtenir cette condition, alors il faut l agrandir en changeant le placement du transducteur ou bien en utiliser plusieurs. Lorsque la boucle de récupération devient non linéaire l égalité des amortissements est toujours valide, mais dans ce cas de figure il faut définir un amortissement électrique équivalent. Des mesures expérimentales ont confirmé que le même critère peut être utilisé dans le cas linéaire que dans le cas non linéaire. Pour optimiser la puissance récupérée d'une structure vibrante, même si celle-ci n est pas excitée à sa pulsation de résonance, utiliser un récupérateur d`énergie inertiel est envisageable. En choisissant sa masse, sa pulsation de résonance et son amortissement de façon adéquate, la puissance extraite peut être maximisée
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Université de Franche-Comté
/ 18-12-2007
Sahli Mohamed Lakhdar
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Cette thèse est une contribution active au développement et à l'étude de l' estampage à chaud et à celle du micro moulage par injection des polymères thermoplastiques. Le but étant de mieux cerner les phénomènes physiques impliqués et de permettre ainsi un meilleur contrôle du procédé et en conséquence d'assurer une optimisation de la qualité des microcomposants élaborés. Ce travail est architecturé sur une étude expérimentale associant des essais de réplications de forme en relief (positif) ou en creux (négatif), à une étude rhéologique et viscoélastique conduite sur une large gamme dc températures. Il est réalisé dc manière à disposer d'une base de données physiques et rhéologiques importantes pour envisager de façon pertinente l'élaboration des composants de forme complexe de volume inférieur à l cm par ces deux procédés de mise en forme. Des modélisations du procédé de hot embossing ont été ensuite développées. Des approches favorisant la simulation de la mise en forme et la vérification du fait que les conditions opératoires sélectionnées pour un polymère donné ont été mis en place dans le but de favoriser ou non l'obtention d'un remplissage des cavités superficielles ou des dénivelées de surface. Ces modèles validés expérimentalement font intervenir la rhéologie des écoulements, la mécanique de contact ou bien la méthode des éléments finis dans le but de montrer le rôle de chaque paramètre procédé/matériau dans la mise en forme. Une attention particulière a été portée à une étude comparative entre les deux procédés de mise en forme. Ceci permet de qualifier l'influence des paramètres expérimentaux associés à la forme des empreintes, aux procédés et ce via les caractéristiques physiques et mécaniques des matériaux testés et la qualité finale des composants moulés grâce aux potentialités de la microscopie mécanique à balayage (MMB) et aux dépouillements inhérents à cette métrologie.
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