Développement de systèmes multipassages pour application à la spectroscopie d'absorption : cavity ring down spectroscopy multimode et cellule à passages multiples
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Multipassages systems constitute one of the ways to increase the sensitivity of optical probing of gaseous species status trace or with low optical transitions. It involves of trapping, literally, the light between two (or more) mirrors so as to make efficient laser-matter interaction. In this case, we are looking for an absorption spectroscopic tool sufficiently rapid and sensitive for transitional metrology of molecular oxygen (O2) in the F4 hypersonic flow facility. This thesis work presents developments carried out on two multipass systems: Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) and multipass cells. Relative to the CRDS technique, the rapid and continuous scheme implemented at Onera presents an insufficient spectral sampling to ensure workplaces metrology low-pressure (Doppler scheme) by small cavities. This study examines the transverse structure of a fractionnellement degenerate cavity. We highlight also, and then characterize, the behavior of a high finesse cavity which if off-axis excited and which suffers, naturally, a weak astigmatism. As an alternative to the determination of the O2 in the workplace "inhospitable" (F4), we also present developments on non resonant multipass cells.
Abstract FR:
L’utilisation de systèmes multipassages est un des moyens pour augmenter la sensibilité du dosage optique d’espèces gazeuses à l’état de trace ou présentant de faibles transitions optiques. Il s’agit, littéralement, de piéger la lumière entre deux (ou plusieurs) miroirs afin de rendre efficace l’interaction laser-matière. En l’occurrence, nous cherchons un outil de spectroscopie d’absorption suffisamment rapide et sensible pour la métrologie transitoire de l’oxygène moléculaire (O2) en écoulement hypersonique (soufflerie F4). Ce travail de thèse présente les développements réalisés sur deux systèmes multipassages : la Cavity Ring Down Spectroscopy (CRDS) et les cellules multipassages. Relativement à la technique CRDS, le schéma rapide et continu mis en œuvre à l’Onera présente un échantillonnage spectral insuffisant pour garantir la métrologie de milieux basse pression (régime Doppler) par de petites cavités. Cette étude porte sur la mise à profit de la structure transverse d’une cavité fractionnellement dégénérée. Nous mettons par ailleurs en évidence, puis caractérisons, le comportement d’une cavité optique haute finesse excitée hors de son axe optique et qui possède, de façon inéluctable, un infime astigmatisme. Comme alternative au dosage de l’O2 en milieu « inhospitalier » (F4), nous présentons également les développements accomplis sur les cellules multipassages non-résonantes.