8-12 July 2019
Cité des Congrès
Europe/Paris timezone

High-precision mid-infrared spectroscopy with a widely tunable SI-traceable frequency-comb-stabilised QCL

8 Jul 2019, 18:00
15m
Salle I (Cité des Congrès)

Salle I

Cité des Congrès

Speaker

Benoît Darquié (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France)

Description

There is an increasing demand for precise molecular spectroscopy, in particular in the mid-IR fingerprint window, whether it be for modelling our atmosphere, interpreting astrophysical spectra or testing fundamental physics. We present a high-resolution mid-IR spectrometer traceable to primary standards providing a unique combination of resolution, tunability, detection sensitivity and frequency control. A 10µm quantum cascade laser (QCL) is phase locked to an optical frequency comb stabilized to a remote 1.5µm ultra-stable reference located at the French national metrological institute. This signal is monitored there on atomic frequency standards and transferred via a noise-compensated fibre link. This results in a ~0.1Hz QCL linewidth, a stability below 10$^{-15}$ from 0.1 to 10s and a frequency uncertainty below 4×10${-14}$ 1. The spectral range covered is ~100GHz, limited by the spectral window of the QCL used and we have demonstrated continuous tunability over a span of ~1 GHz. We have used the apparatus to carry out saturated absorption spectroscopy in compact multipass cells and few-meter-long Fabry-Perot resonators, and demonstrate record sub-10kHz uncertainties on rovibrational frequencies of various species of interest for space and atmospheric physics, and for testing fundamental physics.
1 Argence et al, Nature Photon 9, 456 (2015); Santagata et al, Optica 6, 411 (2019)

Choix de session parallèle 1.4 Mesures de précision avec des peignes de fréquence optiques

Primary authors

Dang Bao An Tran (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Dr Rosa Santagata (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Dr Bérengère Argence (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Olivier Lopez (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Dr Sean K. Tokunaga (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Fabrice Wiotte (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Haniffe Mouhamad (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Dr Andrei Goncharov (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Dr Michel Abgrall (LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France) Dr Yann Le Coq (LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France) Dr Hector Alvarez-Martinez (LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France) Dr Rodolphe Le Targat (LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France) Dr Won-Kiu Lee (LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France) Dan Xu (LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France) Dr Paul-Eric Pottie (LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Paris, France) Dr Anne Amy-Klein (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France) Benoît Darquié (Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Villetaneuse, France)

Presentation Materials