Spectrometrie par peignes de frequences femtosecondes.

Laboratoire de
Photophysique Moléculaire

Propositions de
stages

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UPR 3361 CNRS

Pages élaborées par N. Picqué
(Mise à jour: 15/12/2007)

Instrumentation laser et interférométrique pour la spectroscopie

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Peignes de fréquences femtosecondes - Lasers femtosecondes

Spectrométrie par peignes de fréquences femtosecondes.
Nous venons de faire la démonstration de faisabilité de notre approche de spectrométrie par peignes de fréquences femtosecondes. Cette méthode tire pleinement parti de la structure en peigne de fréquences de l’émission du laser à modes verrouillés. Les spectres liés à l'absorption et la dispersion des transitions moléculaires sont acquis simultanément. De nouvelles perspectives sont ainsi ouvertes en spectroscopie de dispersion large-bande. De hauts rapports signal sur bruit peuvent être obtenus, ainsi que de faibles temps de mesure. La limite de résolution, la largeur du domaine spectral d’observation et la région spectrale ne sont pas limités par les capacités du spectromètre, contrairement à ce qui serait obtenu avec un spectromètre dispersif. L’échelle de nombres d’ondes du spectre peut être auto-étalonnée par la détection simultanée de l’interférogramme classique, sans besoin d’étalons de fréquences extérieurs. Les premiers spectres sont présentés ci-dessous. Nos travaux en cours visent à obtenir en particulier les sensibilités extrêmes et les temps de mesures courts attendus avec la méthode.
Le laser Cr⁴⁺:YAG à modes verrouillés que nous avons développé est la source utilisée devant notre interféromètre. Ces spectres qui s’étendent sur un domaine spectral de plus de 100 nm est conforme au résultat de nos simulations.	Portion d'un spectre d'absorption de C₂H₂ obtenu par spectrométrie par peignes de fréquences femtosecondes.
Le rapport signal sur bruit est, de façon attendue, plusieurs ordres de grandeur plus faible que ce qu’on attend de la méthode en raison de plusieurs facteurs limitant bien compris et identifiés, parmi lesquels une chaîne inadéquate de mesure du signal interférométrique. Ces facteurs sont bien maîtrisés et sont en voie d’être résolus. Ces démonstrations indiquent clairement la faisabilité de notre méthode de spectrométrie par peignes de fréquences femtosecondes.	Portion d'un spectre de dispersion de C₂H₂ obtenu par spectrométrie par peignes de fréquences femtosecondes. Il est mesuré simultanément au spectre d'absorption présenté ci-dessus.
Pour plus de détails: Lasers femtosecondes - Peignes de fréquences femtosecondes Lasers infrarouges à modes verrouillés en phase pour la spectroscopie Laser femtoseconde Cr⁴⁺YAG à 1.5 µm Laser femtoseconde Cr²⁺ZnSe à 2.4 µm Supercontinua infrarouges pour la spectroscopie Spectrométrie avec des peignes de fréquences femtosecondes Pour en savoir plus sur cette activité: Infrared frequency combs and supercontinua for multiplex high sensitivity spectroscopy J. Mandon, E. Sorokin, I.T. Sorokina , G. Guelachvili, N. Picqué, Annales de Physique, in press (2007) Doppler-limited multiplex frequency comb spectrometry J. Mandon, G. Guelachvili, N. Picqué, (2007) Femtosecond frequency combs : new trends for Fourier transform spectroscopy, N. Picqué, G. Guelachvili, Fourier Transform Spectroscopy/Hyperspectral Imaging and Sounding of the Environment Topical Meetings on CD-ROM (The Optical Society of America, Washington, DC, 2005), paper FTuA2, 3 pages (2005).