Conclusion
Spectromètre laser à Amplification Résonante d'Absorption. Applications à la mesure de trace de gaz

SARA est une méthode de spectroscopie d'absorption performante et très économe en terme de composants optiques. Elle demande toutefois une compréhension relativement complète du comportement d'un système optique laser-cavité avec couplage par rétroaction optique. De tels systèmes ne sont pas très courants et leur comportement est un peu moins intuitif que ceux mis en jeu dans des techniques plus habituelles (cellule multipassages, cavity ring down, ou systèmes à rétroaction électroniques). C'est grâce à la maîtrise des paramètres clés de ce système (la phase et l'intensité de l'onde qui produit la rétroaction) que l’on atteint de hautes performances en termes de sensibilité, rapidité et stabilité des mesures.

L'électronique du système est très simple : elle inclut un module de balayage de la source laser (pour une diode DFB, il faut à la fois stabiliser sa température et générer une rampe de courant) et un module de contrôle fin de la distance laser-cavité, ici un miroir monté sur un actuateur piézoélectrique. Bien que cet asservissement engendre des déplacements sub-micrométriques du miroir, un simple montage sur des suspensions amorties permet de réaliser des instruments SARA robustes et adaptés à des mesures de terrain et ce, même dans des conditions assez extrêmes (par exemple, sur un avion stratosphérique).

La comparaison avec des techniques traditionnelles montre que la technique est quantitative, que sa réponse est intrinsèquement linéaire sur une grande gamme dynamique, et qu’elle produit des valeurs de concentrations stables sans requérir de calibration récurrente. En outre, on atteint facilement des temps de réponse inférieurs à la seconde grâce au renouvellement rapide du gaz dans le volume très réduit de la cellule de mesure.

Plusieurs molécules d’intérêt atmosphérique peuvent être détectées par SARA à une limite de concentration de quelques ppb en utilisant des diodes lasers DFB dans la gamme télécom ou dans la gamme étendue jusqu'à 2,7 µm. Mais nous avons démontré que SARA fonctionne aussi avec des lasers à diode en cavité étendue ce qui permet son utilisation dans la gamme visible et, notamment dans le bleu où la détection ultrasensible de NO₂ a été atteinte vers 412 nm . Nous sommes convaincus qu'elle s’appliquera aussi aux lasers à QCLs.

En plein essor, des modèles fonctionnant...