Prowadzący badania: prof. dr hab. Lisak Daniel
Współpracownicy: prof. dr hab. Roman Ciuryło, dr hab. Agata Cygan, dr Szymon Wójtewicz, dr hab. Jolanta Domysławska, mgr inż. Mikołaj Zaborowski
Opis: Projekt NCN Opus. Celem projektu jest rozwój nowej metody spektroskopowej opartej wyłącznie na pomiarze częstotliwości. W ramach wstępnych badań zademonstrowaliśmy metodę dyspersyjną wzmocnioną wnęką optyczną, w której obydwie osie widma uzyskuje się z pomiaru częstotliwości modów wnęki. Planujemy wykorzystać ogromny potencjał precyzji i dokładności tej metody wynikający z dobrze rozwiniętej metrologii częstotliwości. Ponadto planujemy rozwijać spektroskopię zespolonego współczynnika załamania, która łączy dobrze znaną absorpcyjną technikę spektroskopii strat we wnęce (cavity ring-down) z nową metodą spektroskopii dyspersyjnej. Badanie widm zespolonych daje unikalną możliwość weryfikacji zgodności między widmem absorpcyjnym i dyspersyjnym i eliminacji potencjalnych systematycznych błędów w danych eksperymentalnych. Dlatego metoda ta zostanie wykorzystana do badania widm cząsteczek szczególnie istotnych w fizyce atmosfery oraz do testowania teorii kształtu linii widmowych. Dokładne pomiary rezonansowej dyspersji związanej ze słabym przejściem molekularnym w ośrodku gazowym wymagają bardzo wysokiej rozdzielczości spektralnej. We wstępnych badaniach [Opt. Express 23, 14472 (2015)] zademonstrowaliśmy że pomiar częstotliwości modów TEM00 wnęki optycznej o wysokiej dobroci może dostarczyć wyjątkowo dokładnej informacji o widmie dyspersyjnym gazu wewnątrz wnęki. Metoda ta wymaga jednak użycia lasera o ultra wąskiej szerokości emisji oraz eliminacji dryfu i szumu akustycznego wnęki. Obydwa te wymagania można spełnić poprzez dowiązanie fazowe lasera do modu wnęki metodą Pounda-Drevera-Halla i izolując wnękę od otoczenia za pomocą odpowiednio zaprojektowanej komory próżniowej oraz stabilizując długość drogi optycznej wnęki do optycznego wzorca częstotliwości. System taki ze wzorcem częstotliwości dowiązanym do wzorca UTC-AOS lub strontowego zegara optycznego (projekt POZA) dostępnych w laboratorium KL FAMO pozwoli na pomiary przesuniętych dyspersyjnie modów wnęki z sub-herc

Efekty temperaturowe w spektroskopii zderzeń molekularnych

Prowadzący badania: prof. dr hab. Lisak Daniel
Współpracownicy: dr hab. Agata Cygan, dr hab. Piotr Masłowski, dr Szymon Wójtewicz, dr inż. Dominik Charczun, mgr inż. Magdalena Konefał, prof. dr hab. Roman Ciuryło, dr hab. Katarzyna Bielska
Opis: Projekt NCN Sonata Bis. Celem projektu jest doświadczalne zbadanie temperaturowych i zderzeniowych zależności widm cząsteczek ważnych m. in. w badaniach atmosfery i zmian klimatu oraz rozwój nowych metod spektroskopowych wzmocnionych wnęką optyczną, zarówno bezdopplerowskich, o bardzo wysokiej rozdzielczości, jak i szerokopasmowych wykorzystujących grzebień częstotliwości optycznych. W szczególności planujemy doświadczalne wyznaczenie zależności zderzeniowego rozszerzenia i przesunięcia linii widmowych od prędkości cząsteczek (tzw. efekty zależne od prędkości) z precyzyjnie zmierzonych kształtów linii widmowych i weryfikację istniejących modeli teoretycznych kształtu linii opisujących to zjawisko. Dane te pozwolą na prawidłową interpretację innych efektów kształtu linii, w szczególności zderzeń zmieniających prędkość i korelacji między zderzeniami zmieniającymi fazę i prędkość. Planujemy zbadanie stosowalności nowych metod pomiaru widma z szerokości modów wnęki (cavity mode width spectroscopy) oraz z dyspersji modów wnęki (cavity mode dispersion spectroscopy), bazujących na pomiarze częstotliwości, a nie natężenia światła, do szerokopasmowej spektroskopii wykorzystującej optyczny grzebień częstotliwości (OFC). Celem jest tu eliminacja systematycznych efektów aparaturowych spektroskopii szerokopasmowej we wnęce spowodowanych dyspersją modów wnęki. Badania doświadczalne widm molekularnych w zakresie widzialnym (O2) i bliskiej podczerwieni (CH4, CO, CO2, C2H2) będą zrealizowane metodą spektroskopii strat we wnęce optycznej ze stabilizacją częstotliwości (frequency-stabilized cavity ring-down spectroscopy), którą systematycznie rozwijamy i jest obecnie najdokładniejszą techniką pomiaru linii o małych natężeniach. Do zbadania zależności temperaturowych kształtu linii zbudowana będzie wnęka optyczna (zawierająca badany gaz) z precyzyjną regulacją temperatury. Częstotliwości modów wnęki stabilizowane będą do wzorca optycznego, a laser próbkujący dowiązany i zawężony spekt

Improved Spectroscopy of Greenhouse Gases

Prowadzący badania: prof. dr hab. Lisak Daniel
Współpracownicy: dr hab. Katarzyna Bielska, dr Szymon Wójtewicz, dr hab. Jolanta Domysławska, prof. dr hab. Roman Ciuryło
Opis: ISOGG is an ESA-funded Project whose goals are: To improve the spectroscopic database of CO2, and possibly interfering H2O, to meet the data product requirements for the Copernicus Carbon Dioxide Monitoring mission, CO2M To improve the spectroscopic database of O2-A, O2-B, and interfering H2O to meet the data product requirements for TROPOMI and Sentinel-5/UVNS To improve the spectroscopic database of CH4 and, possibly, interfering H2O (not included in the SOW) to meet the data product requirements for CO2M and Sentinel-5/UVNS