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National audience; Il y a 200 ans, Fresnel a fourni des bases mathématiques au modèle ondulatoire de la lumière, capables de prédire mêmedesphénomènesaussisurprenantsà l’époqueque la tache d'Arago. Donc, naïvement, on aurait pu penser que cette formalisation mettrait le dernier clou dansle cercueil du modèle précédent, celui de rayons. Cependant, les cours d’optique continuent à couvrir l’optique de rayons, et la plupart des logiciels pour la conception des systèmes imageurs sont basés sur ce simple et ancien modèle. Le modèle de rayons s’est donc révélé étonnamment résilient, et s’il est utilisé correctement,il est même capable de capturer de nombreux effets considérés souvent comme intrinsèquement ondulatoires.

International audience; Un nombre important de recherches a montré que les étudiants de bas statut socioéconomique (SSE) font face à de multiples obstacles dans le contexte universitaire (voir Goudeau, Autin, & Croizet, 2017 ; Jury et al., 2017). Parmi ceux-ci, il apparaît notamment que ces étudiants ont un sentiment d’appartenance à la communauté universitaire plus faible que les étudiants de SSE plus élevé (Rubin, 2012). Etant donné les conséquences positives associées au fait de posséder un sentiment d’appartenance élevé (par ex., un bien-être subjectif élevé, Pittman & Richmond, 2007, motivation intrinsèque pour les études, Freeman, Anderman, & Jensen, 2007), identifier les raisons qui sous-tendent l’existence de ce lien est particulièrement important. Or les travaux actuels proposent que les individus de bas SSE diffèrent des individus de haut SSE non seulement sur la quantité de ressources dont ils disposent pour réussir mais également sur le rang qui leur est assigné et la valeur qui y est associée (Kraus, Piff, Mendoza-Denton, Rheinschmidt & Keltner, 2012). Dans cette recherche, nous faisons l’hypothèse que le manque de reconnaissance par autrui (Cheng, Tracy, & Helmrich, 2010) pourrait agir comme un médiateur de ce lien. Pour tester cette hypothèse, nous avons réalisé trois études auprès d’étudiants américains (N = 235 dans l’étude 1, N = 339 dans l’étude 2) et chinois (N = 394 dans l’étude 3). Dans celles-ci, les participants ont complété une mesure de statut socioéconomique subjectif (Adler, Epel, Castellazzo, & Ickovics, 2000), de perception de reconnaissance par autrui (Cheng et al., 2010) et de sentiment d’appartenance à la communauté universitaire (Walton & Cohen, 2007). Les résultats de ces trois études confirment la présence d’un effet indirect de la reconnaissance par autrui. Autrement dit, les étudiants de faible SSE estiment se sentir moins appartenir à la communauté universitaire que les étudiants de SSE plus élevé car ils se sentent moins reconnus par les autres. Ainsi, la valeur qu’un étudiant pense que les autres lui attribuent peut jouer indirectement un rôle clé dans son sentiment d’appartenir ou non à la communauté universitaire. Les implications de ces résultats pour l’accompagnement des étudiants seront discutées.

International audience

Semiconductor photonic structures are very interesting for all-optical signal processing due to their strong non-linear properties. Structuring the medium on a small scale enables light localization and therefore enhancement of nonlinear phenomena. However, the extent of this enhancement depends on the order of the nonlinearity, thus introducing new interaction regimes, which are the subject of this manuscript. After describing the theoretical background presenting the enhancement of nonlinear processes through localization in semiconductors, we demonstrate experimentally and quantitatively, for the first time the influence of localization on the enhancement of nonlinearities such as the Kerr effect, two-photon absorption and free-carrier effects, by studying a GaAs photonic crystal. We solve the Raman amplification problem in silicon nanowaveguides, by developing an analytical model that shows the influence of nonlinear phase modulation effects on the decrease of the effective Raman gain in silicon. This model is validated by experimental data. Finally, we study the application of localization to all-optical nonlinear switching. We introduce the concept of nonlinear switching and absorption lengths, which enables us to analyze different materials. We show that pure Kerr switching is unattainable in Si and GaAs (contrary to AlGaAs and GaN), but that switching assisted by free-carrier effects is a possibility for certain microstructure geometries.; Du fait de leurs fortes propriétés non-linéaires, les structures photoniques semi-conductrices sont très intéressantes pour le traitement tout-optique du signal. La structuration à petite échelle permet de localiser la lumière et donc d'exalter les phénomènes non-linéaires, mais avec un pouvoir d'exaltation différent suivant l'ordre de la non-linéarité, introduisant ainsi une nouvelle hiérarchie des régimes d'interaction. Après une description théorique présentant le renforcement des processus non- linéaires par la localisation dans les semi-conducteurs, nous démontrons expérimentalement et quantitativement, pour la première fois, l'influence de la localisation sur l'exaltation des non- linéarités telles que l'effet Kerr, l'absorption à deux photons et les effets de porteurs libres, par l'étude d'un guide à cristal photonique de GaAs. Nous résolvons le problème de l'amplification Raman d'impulsions dans un nanoguide de silicium, en développant un modèle analytique permettant de montrer l'influence des effets de modulation de la phase non-linéaire sur la chute du gain Raman effectif dans le silicium. Ce modèle est validé expérimentalement. Finalement, nous abordons l'application de la localisation à la commutation non- linéaire tout-optique. Nous introduisons la notion de longueurs non-linéaire de commutation et d'absorption permettant d'étudier différents matériaux. Nous montrons que la commutation par effet Kerr pur est impossible pour le Si et le GaAs (contrairement à l'AlGaAs et au GaN), mais qu'une commutation par effet de porteurs libres y est envisageable pour certaines géométries de microstructures.

Semiconductor photonic structures are very interesting for all-optical signal processing due to their strong non-linear properties. Structuring the medium on a small scale enables light localization and therefore enhancement of nonlinear phenomena. However, the extent of this enhancement depends on the order of the nonlinearity, thus introducing new interaction regimes, which are the subject of this manuscript. After describing the theoretical background presenting the enhancement of nonlinear processes through localization in semiconductors, we demonstrate experimentally and quantitatively, for the first time the influence of localization on the enhancement of nonlinearities such as the Kerr effect, two-photon absorption and free-carrier effects, by studying a GaAs photonic crystal. We solve the Raman amplification problem in silicon nanowaveguides, by developing an analytical model that shows the influence of nonlinear phase modulation effects on the decrease of the effective Raman gain in silicon. This model is validated by experimental data. Finally, we study the application of localization to all-optical nonlinear switching. We introduce the concept of nonlinear switching and absorption lengths, which enables us to analyze different materials. We show that pure Kerr switching is unattainable in Si and GaAs (contrary to AlGaAs and GaN), but that switching assisted by free-carrier effects is a possibility for certain microstructure geometries.; Du fait de leurs fortes propriétés non-linéaires, les structures photoniques semi-conductrices sont très intéressantes pour le traitement tout-optique du signal. La structuration à petite échelle permet de localiser la lumière et donc d'exalter les phénomènes non-linéaires, mais avec un pouvoir d'exaltation différent suivant l'ordre de la non-linéarité, introduisant ainsi une nouvelle hiérarchie des régimes d'interaction. Après une description théorique présentant le renforcement des processus non- linéaires par la localisation dans les semi-conducteurs, nous démontrons expérimentalement et quantitativement, pour la première fois, l'influence de la localisation sur l'exaltation des non- linéarités telles que l'effet Kerr, l'absorption à deux photons et les effets de porteurs libres, par l'étude d'un guide à cristal photonique de GaAs. Nous résolvons le problème de l'amplification Raman d'impulsions dans un nanoguide de silicium, en développant un modèle analytique permettant de montrer l'influence des effets de modulation de la phase non-linéaire sur la chute du gain Raman effectif dans le silicium. Ce modèle est validé expérimentalement. Finalement, nous abordons l'application de la localisation à la commutation non- linéaire tout-optique. Nous introduisons la notion de longueurs non-linéaire de commutation et d'absorption permettant d'étudier différents matériaux. Nous montrons que la commutation par effet Kerr pur est impossible pour le Si et le GaAs (contrairement à l'AlGaAs et au GaN), mais qu'une commutation par effet de porteurs libres y est envisageable pour certaines géométries de microstructures.

Experiments have been performed in the multikilojoule regime with the two French laser facilities, the LULI 2000 (2kJ) and the “Ligne d’Integration Laser” (LIL, 12kJ). High electronic temperature plasmas with large dimensions were studied. I present in the thesis some of the results on laser-plasma interaction physics and parametric instabilities.First, we have designed experiments to compare the saturation level of the Stimulated Brillouin Scattering (SBS) reflectivities between the 2ω (526 nm) and 3ω (351 nm) in the LULI 2000 in preformed CH thick foil plasmas. [1]. By choosing accurately the creation beam characteristics, we managed to create similar plasmas at the two wavelengths which have allowed making a pertinent comparison. Similar saturated SBS reflectivities were obtained which have shown that, concerning the Brillouin instability in the saturation regime, the 2ω does not present more problems that the 3ω in large plasmas. Second, we have realized experiments in the LULI 2000 to analyze the saturated Stimulated Raman Scattering (SRS) reflectivities in preformed ethylene (C2H4) gas jet plasmas at different pressures laser beams smoothed by random phase plates [2]. The jet has been characterized using an interferometer and the characterization has shown that we could reach a maximal initial electronic density of ~10 percent of the critical density at 2ω. Results have permitted to realize the first experimental validation of a scaling law established in the 90’s concerning the saturated SRS reflectivities as a function of laser/plasma parameters.A third series of experiments was conducted with the LIL laser facility where we have used a 12 kJ laser beam at 3ω in a 2.7 ns pulse to study the imprint reduction of the laser pulse with a low-density foam (7-10mg/cc) at relatively high electronic temperature (Te = 2 keV) [3]. An experimental demonstration of the supersonic ionization of the foam and of the imprint reduction of the laser pulse after propagating through low-density foam plasma has been obtained.[1] S. Depierreux, D.T. Michel et al., Phys. Rev. Lett., 103, 115001, (2009)[2] D.T. Michel et al., Phys. Rev. Lett., 104, 255001, (2010)[3] S. Depierreux, C. Labaune, D.T. Michel et al., Phys. Rev. Lett., 102, 195005, (2009); Cette thèse présente et analyse les résultats de 3 expériences d'interaction laser-plasma réalisées sur les 2 installations laser multikilojoule françaises que sont le LULI 2000 (2kJ) et la Ligne d'Intégration Laser (12 kJ): (i)Comparaison de l'instabilité Brillouin en régime de saturation à 526 nm (2ω) et 351 nm (3ω) dans les plasmas de feuille épaisse de CH. Les paramètres plasma/laser ont été choisis afin de réaliser la comparaison dans des conditions équivalentes avec les deux longueurs d’onde. Des taux de rétrodiffusion Brillouin similaires ont été mesurés, ce qui montre que le 2ω ne présente pas plus de problème que le 3ω dans des grands plasmas [1]. Des simulations hydrodynamiques ont permis d’avoir une bonne compréhension du développement du Brillouin dans la zone d’interaction. (ii)Etude de l'instabilité Raman en régime de saturation à 526 nm dans des plasmas de jet d'éthylène préformés créés à différentes pressions. La caractérisation interférométrique du jet de gaz à montré que l'on pouvait atteindre une densité électronique initiale maximale de ~0,1x la densité critique à 526 nm. Le plasma a été caractérisé à l'aide de simulations hydrodynamiques, et en utilisant les spectres Raman et Brillouin rétrodiffusés. Les résultats ont permis de réaliser la première validation expérimentale d’une loi d'échelle théorique établie dans les années 90 concernant le taux de rétrodiffusion Raman en régime de saturation en fonction des paramètres laser/plasma [2]. (iii)Etude de la réduction de l'imprint par mousse sous dense (7-10mg/cc). La démonstration expérimentale de l’ionisation supersonique de la mousse et de la réduction de l’imprint a été obtenue dans des expériences LIL. Un bilan d’énergie de ce processus a aussi été réalisé [3].[1] S. Depierreux, D.T. Michel et al., Phys. Rev. Lett., 103, 115001, (2009)[2] D.T. Michel et al., Phys. Rev. Lett., 104, 255001, (2010)[3] S. Depierreux, C. Labaune, D.T. Michel et al., Phys. Rev. Lett., 102, 195005, (2009)