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Université de Franche-Comté
/ 27-05-2009
Abbar Malha
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Cette thèse propose une nouvelle méthode de détection, intermédiaire entre les deux méthodes existantes en OCT, qui sont : l'OCT dans le domaine temporel et l'OCT dans le domaine fréquentiel (FDOCT). La technique OCT que nous présentons est basée sur un réseau de diffraction. Elle fournit le profil de réflectivité en profondeur de l'échantillon analysé instantanément, sans effectuer de balayage mécanique dans le bras de référence de l'interféromètre ni de traitement numérique du signal réfléchi par l'échantillon. Une partie de cette thèse est dédiée à la description du principe de fonctionnement et à l'architecture du dispositif. En introduisant un balayage transversal dans le système, des images en deux dimensions et en trois dimensions de l'échantillon ont été réalisées. Nous décrivons par la suite comment nous accédons à l'information spectroscopique en profondeur de l'échantillon analysé, de façon optique et sans post-traitement grâce à la même technique. Pour cela, un système de démultiplexage en longueur d'onde est introduit dans le dispositif OCT qui devient ainsi un instrument de spectro-tomographie optique de cohérence. De cette façon, pour chaque point objet analysé, une image en deux dimensions est affichée en temps réel sur un détecteur plan. La direction horizontale correspond à la profondeur tandis que la direction verticale correspond à la décomposition spectrale de la trace de corrélation. Nous présentons le principe du système et montrons quelques résultats expérimentaux.
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Université de Franche-Comté
/ 07-05-2010
Albero Silvestre Jorge
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Nous présentons ici une synthèse des travaux concernant le développement d'une technologie de fabrication de microlentilles par moulage à base de préformes en silicium gravé. Ce travail s'est déroulé dans le cadre d'une thèse de doctorat réalisée au Département Micro Nano Sciences et Systèmes de l'Institut FEMTO-ST (2006-2010). Ces travaux ont été soutenus par le Réseau Européen d'Excelience en Micro-Optique (NEMO) et le projet européen collaboratif Smart inspection system for high speed and multifunctional testing of MEMS and MOEMS (SMARTIEHS). Notre motivation est de proposer une technique de fabrication bien adaptée à la fabrication de masse et aux techniques de prototypage rapide. L utilisation des technologies de micro-usinage permet la réduction du coût et la miniaturisation des systèmes et des composants micro-optiques, ainsi que la possibilité d'une intégration monolithique. Nous nous sommes intéressés à la gravure humide (anisotrope et isotrope) du silicium comme un moyen rapide d'obtenir des préformes sphériques qui peuvent ensuite être répliquées par des procédés typiques tels que le matriçage à chaud, le moulage UV ou le moulage par micro-injection de plastiques. L association du moulage silicium à la soudure anodique et le recuit thermique permet en Outre l'intégration monolithique de microlentilles en verre sur une membrane de silicium, compatible avec le développement des MOEMS. Le choix entre les deux types de gravure proposés permet la fabrication de microlentilles dans un large spectre de tailles et propriétés optiques (ouverture numérique, longueur focale). Du point de vue technologique, nous avons établi une procédure spécifique de fabrication de microlentilles, non seulement ayant des empreintes circulaires, mais aussi des empreintes moins conventionnelles qui offrent d'autres domaines d'application.
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Université de Franche-Comté, Université de Pitesti (Roumanie)
/ 29-05-2007
Anghel Daniel-Constantin
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Les itérations sont l une des caractéristiques importantes qui influencent les performances du processus de conception. Leur analyse est un facteur clé pour la compression des délais et des coûts. Il est donc essentiel de développer des méthodes d observation, de modélisation et de traitement pour mettre en évidence ces itérations et leur impact, puis en réduire les conséquences. Le travail présenté dans cette thèse s inscrit dans ce contexte. Dans un premier temps, la notion d itération est définie puis une classification des itérations est proposée. Cette étape est basée sur une étude bibliographique portant sur la modélisation du processus de conception, notamment dans un contexte d ingénierie simultanée, et sur la modélisation des flux d informations en conception. Cette classification va permettre un meilleur choix des méthodes de traitement des itérations afin de les éliminer ou les réduire. La deuxième étape, basée sur des expériences de conception, a pour objectif de valider et d enrichir la classification proposée. Cette étape permet également d aborder l analyse quantitative des itérations. Dans la troisième partie, nous proposons des indicateurs d évaluation des performances du processus de conception basés sur l étude des itérations. On y présente : (1) les indicateurs de processus, développés à partir de l analyse des objets intermédiaires de conception et des interactions entre les concepteurs ; (2) les indicateurs de résultat, développés à partir de l analyse quantitative des itérations.Dans les différentes étapes de ce travail, des stratégies de réduction des itérations et/ou de leurs impacts sur le processus de conception, sont proposées.
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Université de Franche-Comté
/ 04-11-2008
Baraket Mira
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Cette étude porte sur l’élaboration et la caractérisation des propriétés de revêtements nano-structurés à base de nitrure de chrome (CrN) en vue de leur application sur des outils de coupe et/ou de mise en forme. Les dépôts ont été élaborés par pulvérisation cathodique magnétron en conditions réactives à partir de cibles métalliques (Cr, Si et Ag) sur un porte substrat statique et rotatif polarisable en courant continu (DC) et en radio fréquence (RF). La première partie de l’étude porte sur l’influence des principaux paramètres d’élaboration (pression partielle d’azote, polarisation du substrat) sur les propriétés du CrN. L’effet de ces paramètres a été suivi principalement sur les propriétés mécaniques (dureté, module de Young, contraintes internes etc.) et structurales. Une attention particulière a ensuite été portée à l’influence de l’addition de silicium aux revêtements de CrN. Les caractéristiques chimiques, mécaniques, tribologiques et structurales des dépôts du type CrSiN ont été étudiées en fonction de la teneur en silicium des films (nano-dureté, module de Young, DRX, MET etc.). Une étude par XPS a permis de mettre en évidence la présence de liaisons Si-N et de la phase Si3N4 dans les revêtements présentant des taux de silicium supérieur à 1 at.%. La résistance à l’oxydation à haute température a également été étudiée en fonction des conditions de dépôt. Finalement, des revêtements multicouches nanométriques CrN/Ag et CrSiN/Ag ont été élaborés avec des périodicités comprises entre 8 et 24 nm. L’épaisseur de la couche d’argent ainsi que l’épaisseur totale ont été maintenues constantes pour l’ensemble des dépôts, le seul paramètre variable étant l’épaisseur de la couche de nitrure. L’influence de l’épaisseur de cette couche (CrN ou CrSiN) sur les propriétés mécaniques, tribologiques et sur la résistance à l’oxydation des multicouches est alors présentée et discutée.
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Université de Franche-Comté, Université Mouloud Mammeri (Algérie)
/ 26-11-2008
Belkhir Abderrahmane
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Cette thèse constitue un ensemble de travaux et de réflexions sur la question de la modélisation des applications électromagnétiques en nano-optique en utilisant la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD). Dans un premier temps, des codes FDTD bidimentionnels pour le calcul de bandes interdites photoniques ont été mis en oeuvre. Ces algorithmes tiennent comptes de la dispersion des métaux nobles dans la gamme optique décrite par le modèle de Drude ou de Drude-Lorentz. Ces programmes FDTD permettent de tenir compte de la propagation soit dans le plan perpendiculaire au plan d’invariance (appelé "cas dans le plan" ou "in-plane" en anglais) pour les deux polarisations TE et TM ainsi que le cas d’une propagation quelconque hors du plan (ou off-plane). Plusieurs diagrammes de bandes sont calculés et présentés pour les structures carrées et triangulaires dans les cas diélectriques et métalliques. Ensuite, nous avons implémenté un code BOR-FDTD, basé sur la discrétisation des équations de Maxwell exprimées en coordonnées cylindriques, pour la modélisation des guides d’ondes (ou d’autres objets) à symétrie de révolution. Les conditions absorbantes PML pour décrire l’espace libre sont intégrées à la BOR-FDTD ainsi que les deux modèles de Drude et de Drude-Lorentz. Des simulations ont été effectuées pour le calcul de modes propres de guides d’ondes coaxiaux et cylindriques sub-longueurs d’ondes faits en métal parfait et en métal réel (argent par exemple). Les résultats montrent la possibilité de guider des signaux optiques sans beaucoup de pertes dans un guide coaxial fait en argent de dimensions sublongueur d’onde. Ce dernier résultat est original et constitue une très importante avancée dans le domaine de la "nanoconnectique" en optique, plus particulièrement pour l’optique intégrée. Puis, un autre code numérique FDTD-3D a été élaboré pour la modélisation des structures périodiques (type cristaux photoniques tridimensionnels) éclairées en incidence oblique. Ce code intègre aussi les couches absorbantes PML ainsi que les modèles de dispersion de Drude et de Drude-lorentz. Les résultats obtenus sont comparés à ceux issus d’autres modèles théoriques. Les applications de ce code à l’étude de radôme, à l’excitation du mode TEM de la structure métallique à ouvertures annulaires et aux calculs des spectres d’extinction Raman montrent l’efficacité de la FDTD pour la modélisation de telles structures.
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Université de Franche-Comté, Université de Technologie de Belfort - Montbéliard (UTBM)
/ 16-11-2007
Bendjedia Moussa
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L objectif de ce travail est la commande sans capteur mécanique du moteur pas à pas hybride (MPPH). Nous avons effectué une étude bibliographique sur les différentes techniques de commande sans capteur qui peuvent être appliquées au MPPH. Nous avons choisi la méthode du FKE parce qu elle permet de filtrer les variables d état estimées et peut étendre l estimation aux paramètres du moteur. Pour résoudre le problème du temps de calcul, nous avons proposé un FKE en régime permanent. Dans ce cas, nous avons proposé de calculer la matrice du gain de Kalman hors-ligne avec une simulation très proche du système réel. Les résultats expérimentaux montrent un certain avantage de ce filtre par rapport au codeur incrémental. Pour détecter la position initiale du rotor, nous avons utilisé la méthode des impulsions de tension qui est basée sur la variation de l inductance par rapport à la position du rotor. Pour commander le MPPH en position, nous avons proposé un régulateur numérique RST. Nous avons montré par des tests de simulation que ce régulateur est insensible aux incertitudes paramétriques. Les résultats expérimentaux montrent un certain avantage de ce régulateur par rapport au régulateur PID classique. Nous avons proposé aussi une commande en position par retour d état. Les résultats expérimentaux, réalisés dans les mêmes conditions que celles du régulateur RST, montrent que la commande par retour d état peut être aussi une bonne solution pour commander le MPPH. Nous avons réalisé une carte électronique basée sur un double pont H et un banc de test mécanique. Pour l implantation des différents algorithmes, nous avons utilisé la puissante carte DSpace DS1103.
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Université de Franche-Comté
/ 08-12-2008
Benmessai Karim
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Les oscillateurs les plus stables au monde sont ceux utilisant un résonateur saphir placé à basse température. Dans ce cas, le résonateur est utilisé en mode passif et l’oscillation est entretenue par un amplificateur placé à température ambiante. Pour atteindre des stabilités ultimes, ce dispositif doit être complété par plusieurs asservissements afin de pallier les dérives de phase et d’amplitude du signal dans la boucle d’oscillation. Ce type d’oscillateur est donc encombrant et difficile à mettre en œuvre dans des applications de terrain. L’objectif de cette thèse est de valider un autre principe d’utilisation du résonateur saphir : le MASER à modes de galerie. L’idée cette fois est de mettre à profit la présence d’impuretés paramagnétiques dans le cristal de saphir pour obtenir un effet MASER autoentretenu. L’ensemble du dispositif est maintenant dans le même ensemble physique, à savoir le résonateur saphir et l’amplificateur placés à basse température. Le principe du MASER à modes de galerie a été démontré à l’aide de résonateurs saphir de type HEMEX, contenant des impuretés du type Fe3+. Son principe est fondé sur le MASER à trois niveaux d’énergie sans champ magnétique dc. En pompant les ions au moyen d’un mode de galerie à une fréquence de 31 GHz, une oscillation peut être obtenue via un autre mode de galerie à 12,04 GHz. Le niveau de puissance maximal obtenu à la sortie du résonateur est de 6•10−9 W (dix mille fois supérieur à celui d’un Maser H) pour une concentration ionique de quelques 10 ppb. Des mesures sur l’instabilité relative du MASER, pour des niveaux de puissance de l’ordre de 10−12 W, ont montré que cet oscillateur n’est limité à court terme que par le bruit thermique, y(<10 s)=2•10−14−1/2. Une autre expérience comparant le Whigmo à un oscillateur saphir cryogénique (OSC) à l’état de l’art a montré que le MASER présente une instabilité inférieure à quelques 10−14 à court terme. Ce travail suggère que le MASER fonctionnant à une puissance de 6•10−9 W pourrait présenter des niveaux d’instabilité à court terme de 10−16−1/2. En conclusion le MASER saphir cryogénique à mode de galerie est un oscillateur alliant les performances des OSC classiques et une extrême simplicité et pourrait à terme remplacer les OSC.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM, Université Aboubaker Belkaid (Tlemcen, Algérie)
/ 28-08-2008
Benyoucef Abdellah
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Les cellules solaires sensibilisées par colorant ont été intensivement étudiées ces dernières décennies du fait de leur coût relativement bas. Cependant, la principale voie utilisée actuellement pour déposer la couche de dioxyde de titane (TiO2) nécessite un traitement thermique à 450°C ce qui empêche l’usage des substrats transparents conducteurs à faible coût. Le travail présenté concerne l’élaboration des couches à base de TiO2 par pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive en optimisant la structure et la morphologie pour les meilleurs performances photovoltaïques et pour la possibilité d’utiliser des substrats à faible coût (PET-ITO et Verre-ITO). Deux voies de contrôle des paramètres du dépôt ont été utilisée : une voie classique par contrôle du débit de gaz et une autre par système d’asservissement de l’émission plasma. La couche idéale recherchée est celle ayant la plus grande surface spécifique tout en ayant une bonne cristallinité. Les résultats ont montrée que le domaine des hautes pressions favorise la morphologie désirée au détriment de la structure cristalline, un compromis était donc nécessaire. Le rapport de la pression partielle d’oxygène sur la pression totale (PO2/Pt) s’est avérée être un paramètre aussi crucial sur les propriétés des couches. La porosité des couches a pu être estimée par des mesures optiques, où il est apparue qu’elle augmentait à la fois avec la pression totale, le rapport PO2/Pt et l’épaisseur des couches. L’inclinaison des substrats s’est imposée comme paramètre alternatif à la pression pour le contrôle de la morphologie. Les performances photovoltaïques ont été corrélées aux propriétés structurales et morphologiques. L’inclinaison des substrats s’est répercutée fortement sur les performances de la cellule, où une inclinaison optimale (60°) a été mise en évidence.
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Université de Franche-Comté
/ 03-12-2010
Besnard Aurélien
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Des films minces de chrome sont élaborés par pulvérisation cathodique DC magnétron. Les conditions expérimentales de pression et de température conduisent à une croissance colonnaire. La mise en oeuvre de la technique originale << GLAD > (GLancing Angie Deposition) permet de contrôler l orientation du substrat par rapport au flux de vapeur incident. Ainsi l architecture des colonnes constituant les couches minces est modifiée. Trois types de structures sont élaborés : des colonnes inclinées (1D) des structures zigzags (20) et des structures spiralées (BD). La texturation des substrats par un réseau de plots permet d organiser ces différentes architectures sur la surface. Les propriétés physiques de ces couches minces telles que la densité la rugosité et la résistivité électrique, sont affectées par la structuration des colonnes. L élaboration de ces architectures est réalisée en lien étroit avec une simulation Monte Carlo de la croissance de structures équivalentes. Cette double approche permet de mieux comprendre les mécanismes de croissance mis en jeu ainsi que les propriétés résultantes. Un modèle théorique est ensuite proposé pour prédire l évolution de la résistivité électrique des films minces à colonnes inclinées.
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Université de Franche-Comté
/ 12-12-2007
Beugnot Jean-Charles
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La diffusion Brillouin stimulée (DBS), résultant d'une interaction acousto-optique, est connue pour limiter la puissance transmise dans une fibre optique, mais sa grande sensibilité aux conditions extérieures la rend très intéressante dans le domaine des capteurs distribués. La nouvelle génération de fibres optiques microstructurées, apparue à la fin des années 90, présente un potentiel intéressant pour les interactions acousto-optiques car la succession périodique de micro canaux d'air emprisonnés dans la silice permet de confiner simultanément les modes optiques et acoustiques. A travers différentes expériences, ce travail de doctorat présente une étude détaillée de l'influence de la microstructure air-silice sur la dynamique de l'effet Brillouin tant dans la dimension transverse que longitudinale de la fibre photonique. Nous avons ainsi mis en évidence l'excitation de modes acoustiques trans- verses localisés dans le coeur de la fibre et piégés par la microstructure, à des fréquences hypersonores dépassant parfois le GHz, en bon accord avec le calcul numérique par éléments finis des modes acoustiques de la fibre. De plus, les mesures du spectre de rétrodiffusion Brillouin stimulée ont également révélé le caractère acoustique multimode ainsi que l'augmentation significative du seuil Brillouin dans la plupart des fibres étudiées. Ces résultats ont été confirmés par des mesures distribuées du spectre Brillouin, qui ont montré la grande sensibilité aux contraintes mécaniques des fréquences Brillouin. En annexe à cette thèse, nous avons étudié la génération de supercontinuum, la diffusion Raman et le mélange à quatre ondes dans de courtes longueurs de fibres microstructurées.
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