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