Study and realization of secure optical transmission systems

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la cryptographie, et plus précisément de la cryptographie quantique. Le but est de concevoir un système permettant de transmettre simultanément une clé de cryptage et un signal horloge dans une même fibre optique (à la longueur d'onde des télécommunications soit 1550 nm) en essayant d'éviter les effets de la dispersion chromatique. En effet le signal représentant la clé de cryptage doit être réalisé sous forme d'impulsions fortement atténuées simulant des photons uniques et dans ces conditions il est nécessaire de disposer au niveau du détecteur d'un signal horloge donnant l'instant d'arrivée des impulsions. Nous fabriquons deux signaux de longueurs d'onde très proches (écart de 0,88 pm) grâce à un modulateur acousto-optique, chacune servant de porteuse à un des deux signaux. A la réception il est nécessaire de séparer ces deux longueurs d'ondes et pour cela un filtre basé sur un interféromètre de Fabry-Pérot a été conçu, réalisé, testé et mis en oeuvre au laboratoire. Puis nous avons aussi réalisé un photodétecteur basé sur une photodiode à avalanche, dont nous pouvons abaisser la température de fonctionnement jusqu'à environ 0C. Le système a été entièrement réalisé et nous avons pu montrer la faisabilité de cette technique. Des améliorations restent à apporter en particulier sur la stabilité du filtre optique et sur le fonctionnement du détecteur en mode comptage de photons.The works presented here belongs to the field of cryptography and more precisely to the quantum cryptography. The goal is to design a system for transmitting simultaneously a key for encoding and a signal clock in the same optical fibre (at the classical wavelength of telecommunications 1550 nm) in order to avoid the effects of chromatic dispersion. Indeed the signal representing the key of encoding must be carried out in the form of strongly attenuated pulses simulating single photons; under these conditions it is necessary for improving the detection to know thanks to a clock signal the arrival time of the pulses. We achieve two signals with very close wavelengths (variation of 0.88 pm) thanks to an acoustooptic modulator, each one serving as carrier for one the two signals. At the reception stage it is necessary to separate these two wavelengths and for this reason a filter based on a Fabry-Pérot interferometer has been designed, produced, tested and implemented at the laboratory. Then we also produced a photodetector based on an avalanche photodiode, with the possibility to lower the operating temperature until approximately 0C. The system was entirely carried out and we have shown the feasibility of this technique. Improvements remain to be brought in particular on the stability of the optical filter and the operation of the detector in counting mode of photons.CACHAN-ENS (940162301) / SudocSudocFranceF

Optimisation des dimensions d'un micromoteur électrostatique à l'aide d'une modélisation analytique du couple statique

Since electrostatic motors require very high voltages and do not exert great efforts on the usual dimensional scale, their design and optimisation are not well-known. But on the millimeter and micrometer scales, this kind of motor seems to present interesting qualities. The optimisation of electrostatic micromotors is generally based on the use of numerical finite element methods. Because of the numerous possible geometrical combinations, this type of optimisation takes a lot of time and must be reperformed for each application. In this paper, we present an optimisation of variable capacitance motors based solely on an analytical model of the stator/rotor capacity. For each application, this model allows determining the optimal geometrical dimensions of the electrostatic micromotor depending on the fabrication process used.Puisque les moteurs électrostatiques nécessitent de très hautes tensions d'alimentation et ne développent que très peu d'efforts dans les dimensions usuelles, leur dimensionnement et optimisation ont été peu étudiés. Ils sont maintenant utilisés dans les faibles dimensions (micromoteurs) et leur dimensionnement est en général basé sur l'utilisation de simulation numérique utilisant des codes de calcul par éléments finis. Mais, à cause des nombreuses combinaisons géométriques possibles, ce type d'optimisation nécessite beaucoup de temps de calcul et doit être renouvelé pour chaque application en fonction du cahier des charges. Dans cet article, nous présentons une optimisation des moteurs électrostatiques à réluctance diélectrique variable à excitation radiale basée uniquement sur une modélisation analytique de l'évolution de la capacité stator/rotor. A partir d'un cahier des charges fixé et des limites du procédé de fabrication utilisé, cette optimisation permet de dimensionner le micromoteur délivrant un couple moyen maximum et une ondulation de couple minimale

A new immunosensor for breast cancer cell detection using antibody-coated long alkylsilane self-assembled monolayers in a parallel plate flow chamber.

International audienceWe designed a new efficient and reliable immunosensor and demonstrated its analytic performance to capture breast cancer MCF7 and T47D cells, under laminar flow, onto antibody-coated long alkylsilane self-assembled monolayers (SAMs) in a parallel plate flow chamber. The surface floor of the laminar flow chamber was grafted with an amino-terminated long alkyl chain spacer, 21-aminohenicosyl trichlorosilane (AHTS) followed by tethering a specific monoclonal antibody directed against the human epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) antigen, which is overexpressed in primary breast cancer. Properties of the AHTS- and antibody-grafted surface floor were compared to that of surface floors coated with the short alkyl spacers 3-glycidoxy-propyl trimethoxysilane (GPTS) or 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES) and antibodies. A theoretical model was constructed according to the geometry of the flow chamber in order to calculate the trajectories that would use cell flows. Cell capture experiments demonstrated that cell immobilization was optimized throughout the whole flow chamber. High cell capture was yielded on antibody-tethered long alkyl AHTS surface. This new procedure offers multiple advantages: a versatile tool readily applied to a panel of purified antibodies, an enrichment of cell immobilization using repetitive cell flow, and a stable capturing surface suitable for long term storage and handling

ATELIER DE REFLEXION PROSPECTIVE (ARP) EN NANOTECHNOLOGIES ARP-4N Rapport 1 er septembre 2015

Les nanosciences et nanotechnologies constituent un domaine en rapide évolution, toujours en expansionaprès son apparition peu avant les années 2000. Elles contribuent à l’ensemble des défis de l’ANR etimpactent, de manière plus ou moins décisive, un grand nombre de filières industrielles. Dans plusieurspays, des initiatives nationales ont été mises en place pour accompagner, orienter et structurer ledéveloppement du domaine, lequel s’est souvent accompagné d’un débat sociétal actif.Dans ce contexte, l’ARP a été structuré afin d’apporter une vision multifactorielle de la dynamique desnanosciences et nanotechnologies, et d’en appuyer la construction sur une expertise large et diversifiée, àmême de contribuer à la construction de conclusions aussi pertinentes que possible.Les facteurs pris en compte sont :• La prospective sur les axes de développements scientifiques et les opportunités de rupturesassociés aux recherches en nanosciences et nanotechnologies. Ce travail éclaire sur lesdynamiques et perspectives scientifiques et technologiques.• L’analyse des domaines d’impact technologique et de marché, et du transfert vers l’industrie desavancées en nanosciences et nanotechnologies. Cette analyse s’est appuyée sur la méthode desscenarios afin de fournir une vision cohérente des développements probables à venir etd’éclairer les conséquences de futures orientations et décisions.• La comparaison des politiques mises en oeuvre dans d’autres pays (comparaison internationale)• L’analyse des aspects sociétaux et éthiques.L’expertise mobilisée est celle• des 12 membres du comité opérationnel de l’ARP, lequel rassemble des experts principalementissus de la recherche publique et également de l’industrie, et associe la direction de l’OMNT, etdes 18 membres du comité d’orientation stratégique de l’ARP, majoritairement issus del’industrie, et également de la recherche publique, et de syndicats ou de la société civile.• de plus de 30 experts issus largement de l’industrie, également de la recherche publique, destructures de valorisation…, mobilisé par le réseau C’Nano qui ont participé aux séminaires deconstruction des scénarios, conduits en appui sur le cabinet de prospective Futuribles, et desnombreux acteurs interrogés au travers d’un questionnaire.• de plus de 100 experts scientifiques, majoritairement issus de la recherche publique, qui ontvolontairement contribué aux 15 groupes de travail thématiques mis en place par l’OMNT pourréaliser une prospective scientifique à « 5 ans » et « 15-20 ans ».• de 5 experts internationaux, spécialiste notamment en la « nano-éthique », rassemblés pour unséminaire spécifique à Paris

: ARP-4N rapport 1er septembre 2015

Les nanosciences et nanotechnologies constituent un domaine en rapide évolution, toujours en expansionaprès son apparition peu avant les années 2000. Elles contribuent à l’ensemble des défis de l’ANR etimpactent, de manière plus ou moins décisive, un grand nombre de filières industrielles. Dans plusieurspays, des initiatives nationales ont été mises en place pour accompagner, orienter et structurer ledéveloppement du domaine, lequel s’est souvent accompagné d’un débat sociétal actif.Dans ce contexte, l’ARP a été structuré afin d’apporter une vision multifactorielle de la dynamique desnanosciences et nanotechnologies, et d’en appuyer la construction sur une expertise large et diversifiée, àmême de contribuer à la construction de conclusions aussi pertinentes que possible.Les facteurs pris en compte sont :• La prospective sur les axes de développements scientifiques et les opportunités de rupturesassociés aux recherches en nanosciences et nanotechnologies. Ce travail éclaire sur lesdynamiques et perspectives scientifiques et technologiques.• L’analyse des domaines d’impact technologique et de marché, et du transfert vers l’industrie desavancées en nanosciences et nanotechnologies. Cette analyse s’est appuyée sur la méthode desscenarios afin de fournir une vision cohérente des développements probables à venir etd’éclairer les conséquences de futures orientations et décisions.• La comparaison des politiques mises en oeuvre dans d’autres pays (comparaison internationale)• L’analyse des aspects sociétaux et éthiques.L’expertise mobilisée est celle• des 12 membres du comité opérationnel de l’ARP, lequel rassemble des experts principalementissus de la recherche publique et également de l’industrie, et associe la direction de l’OMNT, etdes 18 membres du comité d’orientation stratégique de l’ARP, majoritairement issus del’industrie, et également de la recherche publique, et de syndicats ou de la société civile.• de plus de 30 experts issus largement de l’industrie, également de la recherche publique, destructures de valorisation…, mobilisé par le réseau C’Nano qui ont participé aux séminaires deconstruction des scénarios, conduits en appui sur le cabinet de prospective Futuribles, et desnombreux acteurs interrogés au travers d’un questionnaire.• de plus de 100 experts scientifiques, majoritairement issus de la recherche publique, qui ontvolontairement contribué aux 15 groupes de travail thématiques mis en place par l’OMNT pourréaliser une prospective scientifique à « 5 ans » et « 15-20 ans ».• de 5 experts internationaux, spécialiste notamment en la « nano-éthique », rassemblés pour unséminaire spécifique à Paris