Frequency-stabilized cavity ring-down spectroscopy was used to study CO2 lineshapes in the (20013) ← (00001) band centered near 2.06 μm. Two rovibrational transitions were chosen for this study to measure non-Voigt collisional effects for air-broadened lines over the pressure range of 7 kPa–28 kPa. Lineshape analysis for both lines revealed evidence of simultaneous Dicke (collisional) narrowing and speed-dependent effects that would introduce biases exceeding 2% in the retrieved air-broadening parameters if not incorporated in the modeling of CO2 lineshapes. Additionally, correlations between velocity- and phase/state changing collisions greatly reduced the observed Dicke narrowing effect. As a result, it was concluded that the most appropriate line profile for modeling CO2 lineshapes near 2.06 μm was the correlated speed-dependent Nelkin-Ghatak profile, which includes all of the physical effects mentioned above and leads to a consistent set of line shape parameters that are linear with gas pressure.

1.
C. E.
Miller
,
D.
Crisp
,
P. L.
DeCola
,
S. C.
Olsen
,
J. T.
Randerson
,
A. M.
Michalak
,
A.
Alkhaled
,
P.
Rayner
,
D. J.
Jacob
,
P.
Suntharalingam
,
D. B. A.
Jones
,
A. S.
Denning
,
M. E.
Nicholls
,
S. C.
Doney
,
S.
Pawson
,
H.
Boesch
,
B. J.
Connor
,
I. Y.
Fung
,
D.
O’Brien
,
R. J.
Salawitch
,
S. P.
Sander
,
B.
Sen
,
P.
Tans
,
G. C.
Toon
,
P. O.
Wennberg
,
S. C.
Wofsy
,
Y. L.
Yung
, and
R. M.
Law
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
112
(
D10
),
D10314
, doi: (
2007
).
2.
D.
Crisp
,
R. M.
Atlas
,
F. M.
Breon
,
L. R.
Brown
,
J. P.
Burrows
,
P.
Ciais
,
B. J.
Connor
,
S. C.
Doney
,
I. Y.
Fung
,
D. J.
Jacob
,
C. E.
Miller
,
D.
O’Brien
,
S.
Pawson
,
J. T.
Randerson
,
P.
Rayner
,
R. J.
Salawitch
,
S. P.
Sander
,
B.
Sen
,
G. L.
Stephens
,
P. P.
Tans
,
G. C.
Toon
,
P. O.
Wennberg
,
S. C.
Wofsy
,
Y. L.
Yung
,
Z. M.
Kuang
,
B.
Chudasama
,
G.
Sprague
,
B.
Weiss
,
R.
Pollock
,
D.
Kenyon
, and
S.
Schroll
, in
Trace Constituents in the Troposphere and Lower Stratosphere
, edited by
J. P.
Burrows
, and
A. M.
Thompson
(
Pergamon-Elsevier Science Ltd
,
Kidlington
,
2004
), Vol.
34
, pp.
700
709
.
3.
G. D.
Spiers
,
R. T.
Menzies
,
J.
Jacob
,
L. E.
Christensen
,
M. W.
Phillips
,
Y. H.
Choi
, and
E. V.
Browell
,
Appl. Opt.
50
(
14
),
2098
2111
(
2011
).
4.
R. A.
Toth
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
,
V. M.
Devi
, and
D. C.
Benner
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
109
(
6
),
906
921
(
2008
).
5.
V. M.
Devi
,
D. C.
Benner
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
, and
R. A.
Toth
,
J. Mol. Spectrosc.
245
(
1
),
52
80
(
2007
).
6.
V. M.
Devi
,
D. C.
Benner
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
, and
R. A.
Toth
,
J. Mol. Spectrosc.
242
(
2
),
90
117
(
2007
).
7.
A.
Predoi-Cross
,
W.
Liu
,
C.
Holladay
,
A. V.
Unni
,
I.
Schofield
,
A. R. W.
McKellar
, and
D.
Hurtmans
,
J. Mol. Spectrosc.
246
(
1
),
98
112
(
2007
).
8.
T.
Hikida
,
K. M. T.
Yamada
,
M.
Fukabori
,
T.
Aoki
, and
T.
Watanabe
,
J. Mol. Spectrosc.
232
(
2
),
202
212
(
2005
).
9.
T.
Hikida
and
K. M. T.
Yamada
,
J. Mol. Spectrosc.
239
(
2
),
154
159
(
2006
).
10.
G.
Casa
,
R.
Wehr
,
A.
Castrillo
,
E.
Fasci
, and
L.
Gianfrani
,
J. Chem. Phys.
130
(
18
),
184306
(
2009
).
11.
D. A.
Long
,
K.
Bielska
,
D.
Lisak
,
D. K.
Havey
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
, and
J. T.
Hodges
,
J. Chem. Phys.
135
(
6
),
064308
(
2011
).
12.
L.
Joly
,
F.
Gibert
,
B.
Grouiez
,
A.
Grossel
,
B.
Parvitte
,
G.
Durry
, and
V.
Zeninari
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
109
(
3
),
426
(
2008
).
13.
A.
Predoi-Cross
,
A. R. W.
McKellar
,
D. C.
Benner
,
V. M.
Devi
,
R.
Gamache
,
C. E.
Miller
,
R. A.
Toth
, and
L. R.
Brown
,
Can. J. Phys.
87
(
5
),
517
535
(
2009
).
14.
P.
Duggan
,
P. M.
Sinclair
,
A. D.
May
, and
J. R.
Drummond
,
Phys. Rev. A
51
,
218
(
1995
).
15.
A. S.
Pine
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
62
,
397
(
1999
).
16.
F.
Chaussard
,
R.
Saint-Loup
,
H.
Berger
,
P.
Joubert
,
X.
Bruet
,
J.
Bonamy
, and
D.
Robert
,
J. Chem. Phys.
113
,
4951
(
2000
).
17.
D.
Lisak
,
G.
Rusciano
, and
A.
Sasso
,
J. Mol. Spectrosc.
227
,
162
(
2004
).
18.
D.
Lisak
,
G.
Rusciano
, and
A.
Sasso
,
Phys. Rev. A
72
(
1
),
012503
(
2005
).
19.
D.
Lisak
,
J. T.
Hodges
, and
R.
Ciuryło
,
Phys. Rev. A
73
,
012507
(
2006
).
20.
A.
Cygan
,
D.
Lisak
,
S.
Wójtewicz
,
J.
Domysławska
,
J. T.
Hodges
,
R. S.
Trawiński
, and
R.
Ciuryło
,
Phys. Rev. A.
85
,
022508
(
2012
).
21.
P. L.
Varghese
and
R. K.
Hanson
,
Appl. Opt.
23
(
14
),
2376
2385
(
1984
).
22.
F.
Schreier
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
48
,
743
762
(
1992
).
23.
R. H.
Dicke
,
Phys. Rev.
89
(
2
),
472
473
(
1953
).
24.
S. G.
Rautian
and
I. I.
Sobelman
,
Sov. Phys. Usp.
9
(
5
),
701
(
1967
).
25.
L.
Galatry
,
Phys. Rev.
122
(
4
),
1218
(
1961
).
26.
M.
Nelkin
and
A.
Ghatak
,
Phys. Rev.
135
(
1A
),
A4
(
1964
).
27.
R.
Ciuryło
,
A. S.
Pine
, and
J.
Szudy
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
68
(
3
),
257
271
(
2001
).
28.
N. H.
Ngo
,
D.
Lisak
,
H.
Tran
, and
J. M.
Hartmann
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
129
,
89
100
(
2013
).
29.
P. W.
Anderson
,
Phys. Rev.
86
,
809
(
1952
).
30.
J.
Szudy
and
W. E.
Baylis
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
15
,
641
668
(
1975
).
31.
A.
Bielski
,
R.
Ciuryło
,
J.
Domysławska
,
D.
Lisak
,
R. S.
Trawiński
, and
J.
Szudy
,
Phys. Rev. A
62
(
3
),
032511
(
2000
).
32.
33.
P. W.
Rosenkranz
,
IEEE Trans. Antennas Propag.
23
,
498
506
(
1975
).
34.
R.
Ciuryło
and
J.
Szudy
,
Phys. Rev. A
63
,
042714
(
2001
).
35.
P. R.
Berman
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
12
(
9
),
1331
(
1972
).
36.
J.
Ward
,
J.
Cooper
, and
E. W.
Smith
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
14
(
7
),
555
590
(
1974
).
37.
H. M.
Pickett
,
J. Chem. Phys.
73
(
12
),
6090
6094
(
1980
).
38.
R.
Ciuryło
and
J.
Szudy
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
57
,
411
(
1997
).
39.
B.
Lance
,
G.
Blanquet
,
J.
Walrand
, and
J. P.
Bouanich
,
J. Mol. Spectrosc.
185
(
2
),
262
271
(
1997
).
40.
R.
Ciuryło
,
Phys. Rev. A.
58
(
2
),
1029
1039
(
1998
).
41.
D.
Priem
,
F.
Rohart
,
J. M.
Colmont
,
G.
Wlodarczak
, and
J. P.
Bouanich
,
J. Mol. Struct.
517
,
435
454
(
2000
).
42.
R.
Ciuryło
,
R.
Jaworski
,
J.
Jurkowski
,
A. S.
Pine
, and
J.
Szudy
,
Phys. Rev. A
63
,
032507
(
2001
).
43.
D.
Lisak
,
A.
Cygan
,
P.
Wcisło
, and
R.
Ciuryło
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
151
,
43
(
2015
).
44.
J.
Domysławska
,
S.
Wójtewicz
,
A.
Cygan
,
K.
Bielska
,
D.
Lisak
,
P.
Masłowski
,
R. S.
Trawiński
, and
R.
Ciuryło
,
J. Chem. Phys.
139
,
194312
(
2013
).
45.
L.
Demeio
,
S.
Green
, and
L.
Monchick
,
J. Chem. Phys.
102
,
9160
(
1995
).
46.
A. S.
Pine
,
J. Chem. Phys.
101
,
3444
(
1994
).
47.
P.
Joubert
,
J.
Bonamy
,
D.
Robert
,
J.
Domenech
, and
D.
Bermejo
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
61
,
519
(
1999
).
48.
W. J.
Massman
,
Atmos. Environ.
32
(
6
),
1111
1127
(
1998
).
49.
J. T.
Hodges
,
H. P.
Layer
,
W. W.
Miller
, and
G. E.
Scace
,
Rev. Sci. Instrum.
75
(
4
),
849
863
(
2004
).
50.
D. A.
Long
,
A.
Cygan
,
R. D.
van Zee
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
,
D.
Lisak
, and
J. T.
Hodges
,
Chem. Phys. Lett.
536
,
1
8
(
2012
).
51.
J. T.
Hodges
and
R.
Ciuryło
,
Rev. Sci. Instrum.
76
,
023112
(
2005
).
52.
D.
Halmer
,
G.
von Basum
,
P.
Hering
, and
M.
Mürtz
,
Rev. Sci. Instrum.
75
,
2187
(
2004
).
53.
D.
Lisak
and
J. T.
Hodges
,
Appl. Phys. B
88
(
2
),
317
325
(
2007
).
54.
L. S.
Rothman
,
I. E.
Gordon
,
Y.
Babikov
,
A.
Barbe
,
D. C.
Benner
,
P. F.
Bernath
,
M.
Birk
,
L.
Bizzocchi
,
V.
Boudon
,
L. R.
Brown
,
A.
Campargue
,
K.
Chance
,
E. A.
Cohen
,
L. H.
Coudert
,
V. M.
Devi
,
B. J.
Drouin
,
A.
Fayt
,
J. M.
Flaud
,
R. R.
Gamache
,
J. J.
Harrison
,
J. M.
Hartmann
,
C.
Hill
,
J. T.
Hodges
,
D.
Jacquemart
,
A.
Jolly
,
J.
Lamouroux
,
R. J.
Le Roy
,
G.
Li
,
D. A.
Long
,
O. M.
Lyulin
,
C. J.
Mackie
,
S. T.
Massie
,
S.
Mikhailenko
,
H. S. P.
Muller
,
O. V.
Naumenko
,
A. V.
Nikitin
,
J.
Orphal
,
V.
Perevalov
,
A.
Perrin
,
E. R.
Polovtseva
,
C.
Richard
,
M. A. H.
Smith
,
E.
Starikova
,
K.
Sung
,
S.
Tashkun
,
J.
Tennyson
,
G. C.
Toon
,
V. G.
Tyuterev
, and
G.
Wagner
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
130
,
4
50
(
2013
).
55.
D.
Priem
,
J. M.
Colmont
,
F.
Rohart
,
G.
Wlodarczak
, and
R.
Gamache
,
J. Mol. Spectrosc.
204
,
204
(
2000
).
56.
J. F.
D’Eu
,
B.
Lemoine
, and
F.
Rohart
,
J. Mol. Spectrosc.
212
,
96
(
2002
).
57.
F.
Rohart
,
G.
Wlodarczak
,
J. M.
Colmont
,
G.
Cazzoli
,
L.
Dore
, and
C.
Puzzarini
,
J. Mol. Spectrosc.
251
,
282
(
2008
).
58.
D. C.
Benner
,
C. P.
Rinsland
,
V. M.
Devi
,
M. A. H.
Smith
, and
D.
Atkins
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
53
(
6
),
705
721
(
1995
).
59.
A. S.
Pine
and
R.
Ciuryło
,
J. Mol. Spectrosc.
208
,
180
(
2001
).
60.
A. S.
Pine
and
T.
Gabard
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
66
,
69
(
2000
).
61.
P.
Duggan
,
P. M.
Sinclair
,
R.
Berman
,
A. D.
May
, and
J. R.
Drummond
,
J. Mol. Spectrosc.
186
(
1
),
90
98
(
1997
).
62.
M. D.
De Vizia
,
F.
Rohart
,
A.
Castrillo
,
E.
Fasci
,
L.
Moretti
, and
L.
Gianfrani
,
Phys. Rev. A
83
,
052506
(
2011
).
63.
D.
Lisak
,
D. K.
Havey
, and
J. T.
Hodges
,
Phys. Rev. A
79
(
5
),
052507
(
2009
).
64.
P.
Amodio
,
L.
Moretti
,
A.
Castrillo
, and
L.
Gianfrani
,
J. Chem. Phys.
140
,
044310
(
2014
).
65.
M. D.
De Vizia
,
A.
Castrillo
,
E.
Fasci
,
P.
Amodio
,
L.
Moretti
, and
L.
Gianfrani
,
Phys. Rev. A
90
,
022503
(
2014
).
66.
N. H.
Ngo
,
D.
Lisak
,
H.
Tran
, and
J. M.
Hartmann
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
134
,
105
(
2014
).
67.
H.
Tran
,
N. H.
Ngo
, and
J. M.
Hartmann
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
129
,
199
(
2013
).
68.
J.
Tennyson
,
P. F.
Bernath
,
A.
Campargue
,
A. G.
Csaszar
,
L.
Daumont
,
R. R.
Gamache
,
J. T.
Hodges
,
D.
Lisak
,
O. V.
Naumenko
,
L. S.
Rothman
,
H.
Tran
,
N. F.
Zobov
,
J.
Buldyreva
,
C. D.
Boone
,
M. D.
De Vizia
,
L.
Gianfrani
,
J. M.
Hartmann
,
R.
McPheat
,
D.
Weidmann
,
J.
Murray
,
N. H.
Ngo
, and
O. L.
Polyansky
, “
Recommended isolated-line profile for representing high-resolution spectroscopic transitions (IUPAC Technical Report)
,”
Pure Appl. Chem.
(in press).
69.
R. A.
Toth
,
C. E.
Miller
,
L. R.
Brown
,
V. M.
Devi
, and
D. C.
Benner
,
J. Mol. Spectrosc.
243
,
43
61
(
2007
).
70.
R. A.
Toth
,
C. E.
Miller
,
V. M.
Devi
,
D. C.
Benner
, and
L. R.
Brown
,
J. Mol. Spectrosc.
246
(
2
),
133
157
(
2007
).
You do not currently have access to this content.