Peignes de fréquences femtosecondes en spectroscopie

La spectroscopie à haute résolution est un outil puissant de recherche fondamentale en physique atomique et moléculaire et de caractérisation de milieux variés. Désormais bien maîtrisée sous sa forme classique et accessible sous la forme d’instruments commerciaux, elle est aujourd’hui un sujet de recherche en plein développement grâce aux limites instrumentales qu’elle repousse (exactitude, sensibilité, imagerie, résolution temporelle, accès à de nouvelles régions spectrales…) et à la diversité accrue de ses domaines d’application (sciences dures fondamentales, médecine, procédés industriels, environnement…) Dans cet exposé, en m’appuyant sur les résultats récents et les projets de notre groupe, je montrerai comment l’association de techniques lasers de pointe (peignes de fréquences femtosecondes, lasers à solide infrarouges …) et de nouvelles méthodes interférométriques multiplex peut conduire à l’accroissement de la sensibilité de mesures spectrales, réalisées sur des domaines spectraux étendus. Ces approches permettent la détection de transitions de très faible intensité ou de nouvelles molécules instables. Nous l’orientons également vers la réalisation de tests fondamentaux et la détection de traces de gaz. Je discuterai plus particulièrement le développement de la spectrométrie par peignes de fréquences femtosecondes. Les peignes de fréquences femtosecondes ont révolutionné le domaine de la métrologie des fréquences : ils fournissent une règle de mesure exacte, permettant aisément la détermination absolue de toute fréquence optique. Ces sources, constituées de raies très fines, très stables et couvrant un très large domaine spectral, représentent des sources de haute brillance qu’il est intéressant de mettre à profit pour la spectroscopie. Le développement d’approches d’analyse spectrale adaptées est donc nécessaire. Je rapporterai le progrès fait par notre groupe dans le développement d’une nouvelle spectroscopie d’absorption et de dispersion, fondée sur l’exploitation de peignes de fréquences infrarouges sur la globalité de leur plage spectrale et présentant des caractéristiques de sensibilité, large couverture spectrale, résolution, exactitude et faible temps d’acquisition.