Étude et mise au point d’un spectromètre infrarouge à bandes latérales par modulation électro-optique hyperfréquence : application à la spectroscopie de saturation et d’absorption à deux photons à effet Doppler compense des molécules de C₂H₄, OCS et Sf₆.

Abstract

Le mémoire décrit la mise au point et l’évaluation d’un spectromètre infrarouge à bandes latérales en vue d’effectuer de la spectroscopie de saturation et d’adsorption à deux photons à effet Doppler compensé. L’onde infrarouge issue d’un laser à CO₂ est modulée en amplitude à l’aide d’un cristal électro-optique en CdTe, excité par un champ micro-onde de fréquence accordable sur la bande 8-18 Ghz. Le faisceau transmis par le cristal comporte, en plus de l’onde porteuse, les deux bandes létarles de modulation électro-optique. Ces dernières possèdent une pureté spectrale élevée et leur fréquence peut être ajustée par l’accord en fréquence de la source micro-onde. Elles sont exploitées en spectroscopie rovibrationnelle sub-Doppler. Le gaz absorbant est placé dans une cavité optique résonnante, découplée de la source laser à CO₂. L’étude en spectroscopie de saturation menée sur l’éthylène nous a permis de mesurer la fréquence d’une quarantaine de résonances d’absorption saturée, avec une précision absolue de l’ordre de 100 kHz et une résolution spectrale moyenne de 250 KHz. Les raies mesurées sont toutes attribuées à la bande v₇ de C₂H₄. La sensibilité importante du spectromètre a permis également l’observation des transitions d’absorption saturée de la bande chaude 2v₂-4v₂ de la molécule d’OCS. L’étude en spectroscopie d’absorption à deux photons à effet Doppler compensé réalisée sur la molécule de Sf₆, a mis en évidence deux types de transitions à 2 photons ( de fréquences égales ou de fréquences différentes). Trente quatre transitions d’absorption à deux photons ont été mesurées avec une précision de l’ordre de 100 kHz. Quinze ont été identifiées. En jouant sur l’accord de la cavité optique, on peut enregistrer le terme d’absorption ou le terme de dispersion associé à l’absorption à deux photons.