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Enregistrer les spectres d’absorption de molécules gazeuses avec une cavité optique de haute finesse

Des spectromètres CRDS utilisant une cavité optique de haute finesse sont développés au laboratoire interdisciplinaire de physique (LIPhy). Ils sont notamment utilisés dans le cadre du projet COMPLEAT.

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Leur très grande sensibilité permet d’enregistrer avec exactitude les spectres d'absorption en phase gaz de différentes molécules d’intérêt atmosphérique et planétologique comme le dioxyde de carbone (CO2), la vapeur d’eau (H2O), le méthane (CH4) ou le dihydrogène (H2). Ces données servent notamment pour les missions satellitaires cartographiant la concentration des gaz à effet de serre ou le bilan radiatif des atmosphères planétaires. Ce reportage a été réalisé et financé dans le cadre de l'appel à projet Sciences Avec et Pour la Société (SAPS).
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Peigne de fréquences optiques servant à mesurer la fréquence absolue d’un laser

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

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

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

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

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

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

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 et un peigne de fréquences optiques

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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