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Measuring the absorption spectra of gaseous molecules using a high-fine optical cavity

CRDS spectrometers using a high-fidelity optical cavity have been developed at the interdisciplinary physics laboratory (LIPhy). They are being used as part of the COMPLEAT project.

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They are highly sensitive, making it possible to accurately record the gas-phase absorption spectra of various molecules of atmospheric and planetary interest, such as carbon dioxide (CO2), water vapour (H2O), methane (CH4) and dihydrogen (H2). These data are used in particular for satellite missions mapping the concentration of greenhouse gases or the radiation balance of planetary atmospheres. This report was produced and financed as part of the "Science Avec et Pour la Société" (SAPS) call for projects.
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Peigne de fréquences optiques servant à mesurer la fréquence absolue d’un laser avec une grande exactitude, et ainsi à déterminer l'axe absolu des fréquences des spectres de molécules gazeuses enregistrés par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Ce peigne est un système laser qui émet environ un million de raies très fines dans l’infrarouge proche, spectralement équidistantes. Celui-ci est généré par un laser femtoseconde dont le taux de répétition est activement stabilisé à l'aide d’une…

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Peigne de fréquences optiques servant à mesurer la fréquence absolue d’un laser
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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Cette technique permet d’enregistrer les spectres d’absorption de molécules en phase gazeuse grâce à une cavité optique de haute finesse. Celle-ci est régulée en température, et couplée à une source laser afin de déterminer les paramètres spectroscopiques des raies d’absorption de la molécule à différentes températures et pressions. Ces mesures sont réalisées dans le cadre de la mission…

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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique
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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Cette technique permet d’enregistrer les spectres d’absorption de molécules en phase gazeuse grâce à une cavité optique de haute finesse. Celle-ci est régulée en température, et couplée à une source laser afin de déterminer les paramètres spectroscopiques des raies d’absorption de la molécule à différentes températures et pressions. Ces mesures sont réalisées dans le cadre de la mission…

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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique
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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Cette technique permet d’enregistrer les spectres d’absorption de molécules en phase gazeuse grâce à une cavité optique de haute finesse. Celle-ci est régulée en température, et couplée à une source laser afin de déterminer les paramètres spectroscopiques des raies d’absorption de la molécule à différentes températures et pressions. Ces mesures sont réalisées dans le cadre de la mission…

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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique
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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Cette technique permet d’enregistrer les spectres d’absorption de molécules en phase gazeuse grâce à une cavité optique de haute finesse. Celle-ci est régulée en température, et couplée à une source laser afin de déterminer les paramètres spectroscopiques des raies d’absorption de la molécule à différentes températures et pressions. Ces mesures sont réalisées dans le cadre de la mission…

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Mesure des raies d'absorption de la molécule de dioxygène (O2), par spectroscopie à cavité optique
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Mesure des raies d’absorption de dihydrogène (H2) par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Cette technique permet d’enregistrer les spectres d’absorption de molécules en phase gazeuse grâce à une cavité optique de haute finesse. Celle-ci est régulée en température, et couplée à une source laser afin de déterminer les fréquences absolues de transition de la molécule à différentes températures et pressions. La molécule d'hydrogène (H2) ainsi que ses isotopologues HD et D2) (espèces chimiques…

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Mesure des raies d’absorption de dihydrogène (H2) par spectroscopie à cavité optique
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Mesure des raies d’absorption de dihydrogène (H2) par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Cette technique permet d’enregistrer les spectres d’absorption de molécules en phase gazeuse grâce à une cavité optique de haute finesse. Celle-ci est régulée en température, et couplée à une source laser afin de déterminer les fréquences absolues de transition de la molécule à différentes températures et pressions. La molécule d'hydrogène (H2) ainsi que ses isotopologues HD et D2) (espèces chimiques…

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Mesure des raies d’absorption de dihydrogène (H2) par spectroscopie à cavité optique
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Détection de la note de battement hétérodyne entre un laser continu et l’une des dents d’un peigne de fréquences optiques, pour déterminer l'axe absolu des fréquences des spectres de molécules gazeuses enregistrés par spectroscopie à cavité optique (CRDS). Ce peigne est un système laser qui émet environ un million de raies très fines dans l’infrarouge proche, spectralement équidistantes. Celui-ci est généré par un laser femtoseconde dont le taux de répétition est activement stabilisé à l'aide d…

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Détection de la note de battement hétérodyne entre un laser et un peigne de fréquences optiques

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CNRS Images,

Our work is guided by the way scientists question the world around them and we translate their research into images to help people to understand the world better and to awaken their curiosity and wonderment.