Détection de radicaux dans l’UV proche par spectroscopie dual-comb

Les sciences du climat et la chimie atmosphérique ont connu une profonde évolution avec le développement de mesures in situ de différents éléments stables de l’atmosphère comme le méthane, le CO2 etc. Les modèles atmosphériques ont pu grandement s’améliorer grâce à ces mesures. Les méthodes optiques, capables de mesurer rapidement les concentrations exactes, ont largement contribué à cette évolution. Un défi reste pour la mesure des radicaux atmosphériques, dont les bandes d’absorption les plus intenses sont dans le proche UV. Ces molécules très réactives et instables, bien que présentes en des concentrations infimes, pilotent les réactions chimiques atmosphériques. Le projet de thèse a pour objectif de relever ce challenge dans le cadre du projet RADICALS, financé par l’ANR dans l’appel d’offre «Méthodologies, instrumentations, capteurs et solutions pour la transition écologique». RADICALS est une collaboration entre notre équipe au laboratoire LIPHY de Grenoble et deux équipe des laboratoires IGE à Grenoble et IPR à Rennes.

Le travail de thèse aura lieu principalement à Grenoble au sein d’une équipe possédant une longue tradition de développement de techniques laser ultrasensibles exploitant des cavités optiques de haute finesse. Il prévoit la réalisation d’un peigne de fréquence « electro-optique » dans l’infrarouge proche, basé sur la modulation de phase d’un laser mono-fréquence permettant un contrôle instantanée de l’écartement des dents du peigne. L’idée est de pouvoir alterner entre deux écartements sur le court délai de propagation de la lumière entre la source et le rétro-réflecteur, pour obtenir un signal multi-hétérodyne entre le peigne retardé et le peigne instantané (les deux ayant des écartements différents), ce qui permet de transposer le spectre optique du peigne dans le domaine des radiofréquences. Ce système pourra être testé et optimisé à l’aide d’un montage optique présent à l’IGE qui donne accès par une fenêtre de leur laboratoire à un rétro-réflecteur situé à 5km sur le mont St-Eynard à coté de Grenoble. Il faudra ensuite se pencher sur la conversion de ce peigne electro-optique dans le domaine visible et UV-proche par des méthodes d’optique non-linéaire, afin de pouvoir cibler les transitions les plus intenses des radicaux atmosphériques.