Rev. Phys. Appl. (Paris) 18, 347-354 (1983)
DOI: 10.1051/rphysap:01983001806034700

Réalisation d'un spectromètre d'absorption « picoseconde » monofaisceau. Application à la dynamique des états excités des molécules organiques

C. Rullière, A. Declemy et Ph. Pée

Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne , Université de Bordeaux I, 33405 Talence Cedex, France

Abstract
Picosecond absorption spectrometer has been built Mode locked YAG/Nd 3+ laser is used both as an excitation source of the sample to be studied and as a tool in the production of the picosecond light continuum probe beam. High reproducibility of the spectral shape and distribution in regard of his energy allows to use only one probe beam for reference and analysing light. As a consequence linear photodiode array is used as a detector associated to the Tracor Northern DARSS system, allowing complete automatization of the experimental set-up. We take advantage of the photodiode array (high dynamic range, low cost, fiability and easy upkeep) over the vidicon target properties. With our system, optical density of 0.03 are measured as a routine and of 0.01 with particular emphasize. Absorption spectrum of excited species in the spectral range 25 000-10 000 cm-1 are obtained in three minutes. Some applications are presented such as simultaneous study of absorption and gain spectrum, short decay time measurements and formation constant kinetic on a picosecond time scale.

Résumé
Un spectromètre d'absorption résolue en temps et entièrement automatisé a été construit. Il permet d'obtenir des spectres d'absorption et de gain d'états excités de durée de vie τ > 10 ps. Ce spectromètre utilise une impulsion lumineuse d'une durée de 25 ps délivrée par un laser YAG/Nd 3+ à modes bloqués. Le faisceau d'analyse est obtenu en focalisant cette impulsion dans une cellule contenant de l'eau lourde D2O (création d'un continuum). Nous avons déterminé des conditions expérimentales pour lesquelles la distribution spectrale de ce faisceau ne varie pas. Dans ces conditions, le même faisceau sert à la fois pour l'analyse et la référence et permet d'utiliser un détecteur monodimensionnel constitué par une barrette de photodiodes. On tire ainsi parti des avantages que présente ce type de détecteur (dynamique de réponse importante, robustesse, faible coût) par rapport aux tubes vidicon plus souvent utilisés. La densité optique minimale mesurable couramment avec notre système est de 0,03 et peut même atteindre la valeur de 0,01 moyennant quelques précautions. Le spectre d'absorption d'une espèce excitée à courte durée de vie dans la gamme spectrale 25 000-10 000 cm -1 est ainsi obtenu en quelques minutes. Quelques exemples d'application (mesure de durée de vie, spectre d'absorption, cinétiques de gain) sont présentés.

PACS
0765 - Optical spectroscopy and spectrometers.

Key words
spectrometers -- excited states dynamics -- organic compounds -- picosecond absorption spectrometer -- YAG Nd sup 3+ laser -- spectral shape -- distribution -- linear photodiode array