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Lidar absorption spectrometry is a powerful solution for remote gas detection. For this purpose, longwave infrared between 8 and 12 µm is ideal as it covers characteristic absorption bands of many gases including chemical warfare agents and toxic industrial chemicals. However, the challenge of a pulsed narrow-spectrum broadly tunable in the 8 to 12 µm range has only be partially solved. This thesis aims to demonstrate how to make such a laser source basing on previous works. The master oscillator is a nested cavity optical parametric oscillator (NesCOPO) with an OP-GaAs crystal. It is pumped with an actively Q-switched 2 µm Tm:YAP laser which has been made wavelength tunable with a transversally chirped volume Bragg grating. Important design and simulation works are made to ensure single longitudinal mode operation of the pump laser while maintaining its repetition rate and peak power and wavelength tunability. Finally, with this laser and a wavelength measurement system using pump/signal SFG to perform measurements in the 8 to 12 µm range, we experimentally show that wavelength tunability of a NesCOPO is wider and faster through pump wavelength tunning than through NesCOPO non-linear crystal temperature tunning.; La spectrométrie d’absorption lidar constitue une solution éprouvée pour la détection à distance d’espèces chimiques gazeuses. Pour cette application, la troisième bande de transparence de l’atmosphère (bande III), entre 8 et 12 µm, est idéale car elle contient des raies d’absorptions caractéristiques de nombreuses espèces notamment les gaz de combat et les gaz industriels toxiques. Toutefois, la réalisation d’une source cohérente impulsionnelle très largement accordable dans toute la bande 8 – 12 µm avec un spectre étroit est un défi qui n’a été que partiellement relevé. Ce travail de thèse propose de démontrer comment réaliser une telle source bande III en s’appuyant sur des travaux antérieurs. L’oscillateur maitre est un oscillateur paramétrique optique à cavités imbriquées (NesCOPO) avec un cristal d’OP-GaAs. Il est pompé par un laser Tm:YAP de pompe à 2 µm déclenché activement, et rendu accordable en longueur d’onde grâce à un réseau de Bragg en volume à pas transversalement variable. Un important effort de conception et de simulation est fourni pour garantir le fonctionnement monomode longitudinal du laser de pompe tout en maintenant sa cadence, sa puissance crête et son accordabilité. Enfin, grâce à cette source et à un dispositif de mesure en longueur d’onde par SFG entre la pompe et le signal adapté pour la mesure entre 8 et 12 µm, nous montrons expérimentalement que l’accord de la longueur d’onde de sortie d’un NesCOPO en faisant varier celle du laser de pompe est plus large et plus rapide que celui obtenu en faisant varier la température du cristal non linéaire du NesCOPO.

This work focuses on the many-body properties of semiconductor nanostructures for quantum engineering of infrared optoelectronic devices. In particular, we theoretically investigate the optical response accounting for collective effects in systems of tunnel-coupled quantum wells. A clear manifestation of these effects appears in the optical spectrum of highly doped quantum wells, where the absorption peaks are at completely different energies with respect to the single-particle electronic transitions. We calculate light-matter interaction in two steps. First, we consider the microscopic polarization associated with the electronic transitions between confined levels of the wells, which are all coupled by dipole-dipole Coulomb interaction. Then we calculate the interaction of the resulting collective states with the electromagnetic field. The absorption spectrum is finally expressed in terms of microscopic currents, describing the collective charge oscillations. The theoretical model is applied to a series of relevant systems, and its outcomes are compared with experimental results. As the collective states are issued from the coherent superposition of several electronic excitations, they have the properties of superradiant states. They are thus a promising entity for the realization of efficient light emitters in the mid- and far-infrared frequency range., Ce travail de thèse est centré sur l’étude des effets multicorps dans des nanostructures semiconductrices pour l'ingénierie quantique de dispositifs optoelectroniques infrarouges. Plus particulièrement, nous étudions la réponse optique de gaz d’électrons confinés dans des puits quantiques couplés par effet tunnel, en incluant les effets collectifs. On peut trouver une manifestation de ces effets dans les spectres d'absorption de puits quantiques très dopés, qui présentent des résonances optiques à des énergies complètement différentes par rapport aux transitions électroniques.L’interaction lumière-matière est calculée en deux étapes. Nous commençons par considérer les polarisations microscopiques associées aux transitions électroniques entre niveaux confinés des puits quantiques. Le couplage dipôle-dipôle entre polarisations électroniques donne lieu à des états collectifs, dont nous calculons successivement l’interaction avec le champ électromagnétique. Le spectre d’absorption est donc exprimé au travers de courants microscopiques, qui décrivent les oscillations collectives de charge. Le modèle théorique est appliqué à des systèmes pertinents et ses prédictions sont comparées aux résultats expérimentaux. Comme les états collectifs sont issus de la superposition cohérente de plusieurs excitations électroniques, ils ont les propriétés d’états superradiants. Ils représentent ainsi un système prometteur pour la réalisation de sources lumineuses efficaces dans les régions spectrales du moyen et lointain infrarouge.