Rev. Phys. Appl. (Paris) 21, 735-739 (1986)
DOI: 10.1051/rphysap:019860021011073500

Performances of a pulsed tunable infrared raman laser for spectroscopy

Ph. Brechignac, S. De Benedictis, Nguyen Dai Hung et N. Halberstadt

Laboratoire de Photophysique Moléculaire du CNRS , Bâtiment 213, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
A powerful pulsed widely tunable infrared laser is described. Using the frequency red-shift provided by the stimulated Raman effect in high pressure gaseous hydrogen, the tunability of a Nd : YAG pumped dye laser has been converted down to the mid-infrared range by filtering the third Stokes wave coming out of a capillary Raman cell. Using different dyes pumped by the 532 nm radiation, oscillating from 570 nm to 707 nm, the range of tunability in the infrared extends from 2 μm up to 6 μm continuously. The pulse energy level goes up to ca. 1 mJ near 2 μm (starting from a ca. 100 mJ dye laser). This tunable laser has been tested for spectroscopic applications, using the absorption spectra of a few selected species, including CH 4(v3) and NO(2-0). The effective linewidth is close to 0.35 cm-1. The v4 band at 1 789 cm-1 of the dimer (NO)2 has also been recorded using an absorption cell cooled down to 110 K.

Résumé
On décrit un laser infrarouge pulsé puissant et largement accordable. Grâce au déplacement de fréquence vers le rouge produit par diffusion Raman stimulée, l'accordabilité d'un laser à colorant pompé par un laser Nd : YAG a été transférée dans l'infrarouge moyen en sélectionnant la troisième onde Stokes sortant d'une cuve Raman capillaire. Le domaine d'accord dans l'infrarouge couvre de manière continue la plage 2 μm-6 μm pour différents colorants (oscillant dans la plage 570 nm-707 nm) pompés par le rayonnement à 532 nm. L'énergie par impulsion est de l'ordre de 1 mJ autour de 2 μm (partant d'un laser à colorant d'environ 100 mJ). Ce laser accordable a été testé dans des applications spectroscopiques, à partir des spectres d'absorption de quelques espèces sélectionnées, notamment CH4(v 3) et NO(2-0). La largeur de raie effective est de l'ordre de 0,35 cm-1. La bande v4 à 1 789 cm-1 du dimère (NO)2 a également été enregistrée à l'aide d'une cuve d'absorption refroidie à 110 K.

PACS
3320 - Molecular spectra grouped by wavelength ranges.
4255M - Lasing action in liquids and organic dyes.
4260B - Design of specific laser systems.
4265C - Stimulated Raman scattering and spectra: CARS: stimulated Brillouin and stimulated Rayleigh scattering and spectra.
4320E - Liquid lasers and organic dye lasers.

Key words
dye lasers -- laser tuning -- molecular spectra -- optical pumping -- Raman lasers -- Nd:YAG laser -- pulsed tunable infrared Raman laser -- spectroscopy -- frequency red shift -- pumped dye laser -- third Stokes wave -- 2 to 6 micron -- 532 to 707 nm -- 100 mJ -- 110 K -- 1 mJ -- 1789 cm sup 1 -- NO -- YAG:Nd -- H sub 2 -- YAl5O12:Nd