Cette thèse de doctorat présente une méthode novatrice de métrologie optique pour réaliser des mesures spectrales distribuées le long de composants photoniques en fonctionnement nominal de manière non destructive et non invasive et avec une résolution spatiale et spectrale élevée. La technique repose sur la détection de la diffusion Rayleigh de la lumière se propageant dans le composant photonique. Nous avons testé cette méthode avec succès sur des fibres optiques effilées de diamètres submicrométriques et de longueurs centimétriques en régime linéaire et non linéaire. En régime linéaire, nous avons pu caractériser l'évolution spatiale de la lumière guidée le long d'une fibre effilée, les pertes et la localisation des défauts, ainsi que les changements de guidage des modes et des battements intermodaux. En régime non linéaire, nous avons observé le processus d'une cascade Raman le long de la nanofibre et la génération d'un supercontinuum optique le long d'une fibre optique incluant une fibre effilée. Nous avons ainsi mesuré le gain Raman pour les différents ordres Stokes et anti-Stokes générés par le processus de cascade Raman. Par ailleurs, nous avons étudié la contribution de chacune des zones constituant la fibre effilée sur la génération du supercontinuum, en comparant les résultats expérimentaux avec les prédictions numériques basées sur l'équation de Schrödinger non linéaire. Cette méthode innovante peut être étendue à l'étude de différents types de composants photoniques avec des géométries complexes et dans des conditions nominales de fonctionnement.