The integration of an industry ready packaged Sb-based Vertical-External-Cavity Surface-Emitting-Laser (VECSEL) into a Cavity Ring Down Spectrometer (CRDS) is presented. The instrument operates in the important 2.3 μm atmospheric transparency window and provides a high sensitivity (minimum detectable absorption of 9 × 10−11 cm−1) over a wide spectra range. The VECSEL performances combine a large continuous tunability over 120 cm−1 around 4300 cm−1 together with a powerful (∼5 mW) TEM00 diffraction limited beam and linewidth at MHz level (for 1 ms of integration time). The achieved performances are illustrated by high sensitivity recordings of the very weak absorption spectrum of water vapor in the region. The developed method gives potential access to the 2-2.7 μm range for CRDS.

1.
D.
Wunch
,
G. C.
Toon
,
J.-F. L.
Blavier
,
R. A.
Washenfelder
,
J.
Notholt
,
B. J.
Connor
,
D. W. T.
Griffith
,
V.
Sherlock
, and
P. O.
Wennberg
,
Philos. Trans. R. Soc. A
369
,
2087
(
2011
).
2.
C.
Frankenberg
,
U.
Platt
, and
T.
Wagner
,
Atmos. Chem. Phys.
5
,
1639
(
2005
).
3.
P.
Ingmann
,
B.
Veihelmann
,
J.
Langen
,
D.
Lamarre
,
H.
Stark
, and
G. B.
Courrèges-Lacoste
,
Remote Sens. Environ.
120
,
58
(
2012
).
4.
A.
Butz
,
J.
Orphal
,
R.
Checa-Garcia
,
F.
Friedl-Vallon
,
T.
von Clarmann
,
H.
Bovensmann
,
O.
Hasekamp
,
J.
Landgraf
,
T.
Knigge
,
D.
Weise
,
O.
Sqalli-Houssini
, and
D.
Kemper
,
Atmos. Meas. Tech.
8
,
4719
(
2015
).
5.
L.
Rothman
,
I.
Gordon
,
Y.
Babikov
,
A.
Barbe
,
D. C.
Benner
,
P.
Bernath
,
M.
Birk
,
L.
Bizzocchi
,
V.
Boudon
,
L.
Brown
,
A.
Campargue
,
K.
Chance
,
E.
Cohen
,
L.
Coudert
,
V.
Devi
,
B.
Drouin
,
A.
Fayt
,
J.-M.
Flaud
,
R.
Gamache
,
J.
Harrison
,
J.-M.
Hartmann
,
C.
Hill
,
J.
Hodges
,
D.
Jacquemart
,
A.
Jolly
,
J.
Lamouroux
,
R. L.
Roy
,
G.
Li
,
D.
Long
,
O.
Lyulin
,
C.
Mackie
,
S.
Massie
,
S.
Mikhailenko
,
H.
Müller
,
O.
Naumenko
,
A.
Nikitin
,
J.
Orphal
,
V.
Perevalov
,
A.
Perrin
,
E.
Polovtseva
,
C.
Richard
,
M.
Smith
,
E.
Starikova
,
K.
Sung
,
S.
Tashkun
,
J.
Tennyson
,
G.
Toon
,
V.
Tyuterev
, and
G.
Wagner
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
130
,
4
(
2013
).
6.
J.
Loos
,
M.
Birk
,
G.
Wagner
,
D.
Mondelain
,
S.
Kassi
,
S.
Vasilchenko
,
A.
Campargue
,
F.
Hase
,
J.
Orphal
,
A.
Perrin
,
H.
Tran
,
L.
Coudert
,
G.
Dufour
,
M.
Eremenko
,
J.
Cuesta
,
L.
Daumont
,
M.
Rotger
,
A.
Bigazzi
, and
C.
Zehner
,
Proc. ATMOS 2015, Advances in Atmospheric Science and Applications
(
ESA SP-735
,
2015
).
7.
T.
Spohn
,
D.
Breuer
, and
T.
Johnson
,
Encyclopedia of the Solar System
, 3rd ed. (
Elsevier
,
2014
).
8.
C. C. C.
Tsang
,
C. F.
Wilson
,
J. K.
Barstow
,
P. G. J.
Irwin
,
F. W.
Taylor
,
K.
McGouldrick
,
G.
Piccioni
,
P.
Drossart
, and
H.
Svedhem
,
Geophys. Res. Lett.
37
,
L02202
, doi:10.1029/2009GL041770 (
2010
).
9.
E.
Marcq
,
B.
Bézard
,
P.
Drossart
,
G.
Piccioni
,
J. M.
Reess
, and
F.
Henry
,
J. Geophys. Res.: Planets
113
,
E00B07
, doi:10.1029/2008JE003074 (
2008
).
10.
E.
Marcq
,
T.
Encrenaz
,
B.
Bézard
, and
M.
Birlan
,
Planet. Space Sci.
54
,
1360
(
2006
).
11.
I.
Ventrillard-Courtillot
,
T.
Gonthiez
,
C.
Clerici
, and
D.
Romanini
,
J. Biomed. Opt.
14
,
064026
(
2009
).
12.
D.
Mondelain
,
S.
Vasilchenko
,
P.
Čermák
,
S.
Kassi
, and
A.
Campargue
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
17762
(
2015
).
13.
I.
Ventrillard
,
D.
Romanini
,
D.
Mondelain
, and
A.
Campargue
,
J. Chem. Phys.
143
,
134304
(
2015
).
14.
M. V.
Tonkov
,
N. N.
Filippov
,
V. V.
Bertsev
,
J. P.
Bouanich
,
N.
Van-Thanh
,
C.
Brodbeck
,
J. M.
Hartmann
,
C.
Boulet
,
F.
Thibault
, and
R. L.
Doucen
,
Appl. Opt.
35
,
4863
(
1996
).
15.
P. R.
Griffiths
and
J. A. D.
Haseth
,
Fourier Transform Infrared Spectrometry
, 2nd ed. (
Wiley
,
2007
).
16.
Y.
Ponomarev
,
A.
Solodov
,
A.
Solodov
,
T.
Petrova
, and
O.
Naumenko
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
177
,
253
(
2016
).
17.
D.
Zhao
,
J.
Guss
,
A. J.
Walsh
, and
H.
Linnartz
,
Chem. Phys. Lett.
565
,
132
(
2013
).
18.
A.
Ouvrard
,
A.
Garnache
,
L.
Cerutti
,
F.
Genty
, and
D.
Romanini
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
17
,
2020
(
2005
).
19.
A.
Garnache
,
A.
Ouvrard
,
L.
Cerutti
,
D.
Barat
,
A.
Vicet
,
F.
Genty
,
Y.
Rouillard
,
D.
Romanini
, and
E. A.
Cerda-Mendez
,
Proc. SPIE
6184
,
61840N
(
2006
).
20.
A.
Garnache
,
A.
Liu
,
L.
Cerutti
, and
A.
Campargue
,
Chem. Phys. Lett.
416
,
22
(
2005
).
21.
P.
Čermák
,
M.
Triki
,
A.
Garnache
,
L.
Cerutti
, and
D.
Romanini
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
22
,
1607
(
2010
).
22.
L.
Cerutti
,
A.
Garnache
,
A.
Ouvrard
, and
F.
Genty
,
J. Cryst. Growth
268
,
128
(
2004
).
23.
Nanosystems
and
T.
GmbH
, Dfb Laser Diodes from 2200 nm to 2600 nm, Datasheet, Rev. DFB2334.07, www.nanoplus.com.
24.
A.
Garnache
,
A.
Ouvrard
, and
D.
Romanini
,
Opt. Express
15
,
9403
(
2007
).
25.
M.
Triki
,
P.
Čermák
,
L.
Cerutti
,
A.
Garnache
, and
D.
Romanini
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
20
,
1947
(
2008
).
26.
K.
Petermann
,
Laser Diode Modulation and Noise
(
Kluwer Academic Publishers
,
1988
).
27.
G. D.
Domenico
,
S.
Schilt
, and
P.
Thomann
,
Appl. Opt.
49
,
4801
(
2010
).
28.
A.
Salhi
,
D.
Barat
,
D.
Romanini
,
Y.
Rouillard
,
A.
Ouvrard
,
R.
Werner
,
J.
Seufert
,
J.
Koeth
,
A.
Vicet
, and
A.
Garnache
,
Appl. Opt.
45
,
4957
(
2006
).
29.
A.
Laurain
,
M.
Myara
,
G.
Beaudoin
,
I.
Sagnes
, and
A.
Garnache
,
Opt. Express
18
,
14627
(
2010
).
30.
D.
Romanini
,
A.
Kachanov
,
N.
Sadeghi
, and
F.
Stoeckel
,
Chem. Phys. Lett.
264
,
316
(
1997
).
31.
G.
Berden
,
R.
Peeters
, and
G.
Meijer
,
Int. Rev. Phys. Chem.
19
,
565
(
2000
).
32.
S.
Kassi
and
A.
Campargue
,
J. Chem. Phys.
137
,
234201
(
2012
).
33.
N.
Ngo
,
D.
Lisak
,
H.
Tran
, and
J.-M.
Hartmann
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
129
,
89
(
2013
).
34.
J.
Tennyson
,
P. F.
Bernath
,
A.
Campargue
,
A. G.
Császár
,
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
,
Pure Appl. Chem.
86
,
1931
(
2014
).
35.
A.
Laurain
,
L.
Cerutti
,
M.
Myara
, and
A.
Garnache
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
24
,
246
(
2012
).
You do not currently have access to this content.