ISMO

Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay


Partenaires

CNRS UPS




Rechercher

samedi 7 décembre


Mise à jour
mercredi 4 décembre


Accueil > Équipes scientifiques > Systèmes Moléculaires, Astrophysique et Environnement (SYSTEMAE) > Offres de stages, thèses et post-docs > Spectromètre THz avec une résolution sub-MHz utilisant le rayonnement synchrotron

Stage de M2

Spectromètre THz avec une résolution sub-MHz utilisant le rayonnement synchrotron

Niveau M2

Les progrès cruciaux en physique moléculaire sont fortement corrélés aux ruptures technologiques permettant la mise en œuvre de nouveaux dispositifs expérimentaux. En particulier l’amélioration des performances des spectromètres (couverture spectrale, sensibilité et résolution) permettent de résoudre des problèmes de spectroscopie et dynamique moléculaires, mais ouvrent également de nouvelles problématiques scientifiques. Au cours des dernières années, des progrès considérables ont été réalisés en optique et en électronique permettant de générer de nouvelles sources de radiation très performantes dans les gammes de longueurs d’onde visible, infrarouge et micro-onde. La région terahertz (THz) définit arbitrairement les fréquences situées entre 0.3 THz et 20 THz, n’a pas encore bénéficié de progrès similaires bien que des améliorations significatives des spectromètres dans cette région serait évidemment bénéfique pour la spectroscopie, l’astrophysique et les télécommunications.

Notre équipe possède une association très forte avec la ligne de lumière AILES du centre de rayonnement synchrotron SOLEIL qui nous permet de bénéficier de l’intense continuum d’émission synchrotron THz pour effectuer des travaux de spectroscopie moléculaire à haute résolution spectrale. Les spectres sont enregistrés à l’aide d’un interféromètre de Michelson à haute résolution dont la différence de marche optique permet d’atteindre une résolution ultime égale à 30 MHz sur l’ensemble du spectre THz. Cette résolution nous permet d’étudier de nombreux phénomènes en spectroscopie à haute résolution d’échantillons isolés en phase gazeuse mais nous souhaitons développer un nouveau spectromètre dont la résolution serait inférieure au MHz, ce qui nous permettra de franchir des paliers importants concernant le type d’objets moléculaires étudiés sur la ligne AILES de SOLEIL. Pour cela nous développons un nouveau spectromètre (unique sur les centres de rayonnement synchrotron) dont le principe de fonctionnement repose sur le mélange hétérodyne du continuum synchrotron avec une nouvelle génération d’oscillateurs locaux (OLs) émettant dans la région 1-6 THz. Ces OLs sont des lasers moléculaires pompés optiquement par un laser à cascade quantique. Fin 2018 nous avons effectué un premier run permettant de valider notre approche expérimentale [1]. De nombreux progrès sont envisagés pour améliorer les performances du spectromètre et un second run programmé au printemps 2020 (en cours de stage) permettra de caractériser ses nouvelles performances.

Au cours du stage nous proposons de travailler sur deux axes d’amélioration du spectromètre :
i) l’allongement de la durée du pulse synchrotron en appliquant une approche similaire au « Chirp Pulse Amplification » et
ii) la détermination de nouvelles fréquences du laser moléculaire permettant d’effectuer nos mesures hétérodynes dans l’ensemble de la gamme visée (1-6 THz). L’étudiant(e) sera en charge de ces développements et participera activement au run test du printemps 2020 à SOLEIL.

Référence :
[1] Lampin et al. , Optics Letters 44 (2019) 4985–4988

Voir en ligne : Systèmes moléculaires, Astrophysique et Environnement