Spectroscopie de la vapeur d'eau dans le bleu-proche UV

Depuis plusieurs années, l’équipe LAME du LIPhy est à la pointe du développement de nouvelles techniques lasers permettant d’augmenter considérablement la sensibilité de mesures physiques grâce à l’utilisation de cavités optiques (résonateurs) de très haute finesse. L’avantage majeur de ces cavités est qu’elles permettent d’obtenir des chemins optiques équivalents de plusieurs kilomètres pour une longueur réelle d’un mètre !

La technique de mesure (mode-locked cavity enhanced absorption spectroscopy (MLCEAS) [1]) repose sur une méthode développée au laboratoire en 2002. La particularité du stage proposé aujourd’hui repose sur l’association de cette technique à l’aide d’un laser titane-saphir en impulsions femtoseconde très largement balayable (doublé en fréquence pour atteindre des longueurs d’onde de l’ultra-violet au visible (340 à 540 nm)), associé à un spectromètre de très haute résolution (pouvoir de résolution supérieur à 1 million). Cette conversion de fréquence complète les longueurs d’onde actuellement accessibles au LIPhy, dans le but de fournir un instrument de laboratoire pour la spectroscopie de diverses molécules d’intérêt atmosphérique. Une première application sera ainsi la spectroscopie d’absorption de la molécule d’eau dans le bleu et l’UV proche. En effet, aujourd’hui, il existe un débat sur la valeur de l’absorption due à la vapeur d’eau dans cette gamme [2].

Le stage consistera à effectuer l’enregistrement et l’analyse de spectres de la vapeur d’eau pure dans la gamme 380-440 nm accessible avec les miroirs actuellement en place sur la cavité de haute finesse. Chaque spectre sera individuellement calibré en fréquence en utilisant les raies d’émission d’une lampe à uranium ainsi que le spectre d’absorption d’une cellule d’iode, comme illustré sur le schéma de principe de l’expérience ci-dessus. Le spectre de la vapeur d’eau ainsi obtenu sera comparé à la littérature existante. Le stage sera à forte dominante expérimentale, alignement laser, acquisition de spectres. Il sera complété par une analyse des données enregistrées.
 

Références :
[1] T. Gherman et D. Romanini, Optics Express (2002), doi.org/10.1364/OE.10.001033
[2] Q.-Y. Yang et al., Atmos. Meas. Tech. (2022), doi.org/10.5194/amt-15-4463-2022