High sensitivity absorption spectroscopy in the near infrared : cRDS of the a band of oxygen near 1.27 µm and ICLAS of water isotopologues near 800 nm

The present thesis is devoted to two major atmospheric species – water and oxygen. The absorption spectrum of the 1Delta band of six oxygen isotopologues near was recorded by very high sensitivity CW-CRDS at room temperature and at 80 K. The magnetic dipole-allowed (0-0) band is observed for 16O2, 16O18O, 16O17O, 17O18O, 18O2 and 17O2. The first laboratory detection of extremely weak quadrupole transitions in the (0-0) band of 18O2, 16O17O, 17O2 is reported together with the (1-1) hot band of 16O2, 18O2, 16O17O and 17O2. The partly resolved hyperfine structure of the 16O17O, 17O18O, 17O2 transitions is analysed. These measurements combined with microwave and Raman data available in the literature led to the determination of the best to date spectroscopic constants for the six oxygen isotopologues, including the 17O hyperfine coupling parameters for the 1Delta state. The high resolution absorption spectra of water isotopologues (D216O, HD16O and H218O) were recorded by ICLAS and FTS in the 8800–14100 cm-1 region. The spectrum analysis based on high accuracy variational calculations provided a considerable amount of new energy levels for each of the isotopologues under consideration. The experimental energy levels derived in this study and available in the literature allowed calculating the line positions at the level of experimental accuracy in the 6100–15200 cm-1 region that extends much further the range of the present recordings.Cette thèse est consacrée à deux espèces atmosphériques majeures: la vapeur d'eau et l'oxygène. Le spectre d'absorption de la bande 1Delta des six isotopologues de l'oxygène vers 1.27 micron a été enregistré à température ambiante et à 80 K par la technique CW-CRDS de très haute sensibilité. La bande (0-0) permise par le dipôle magnétique est observée pour les espèces 16O2, 16O18O, 16O17O, 17O18O, 18O2 et 17O2. La sensibilité expérimentale atteinte a permis de détecter pour la première fois au laboratoire (i) des transitions quadrupolaires électriques extrêmement faibles dans la bande (0-0) de 18O2, 16O17O et 17O2, (ii) la bande chaude (1-1) de 16O2, 18O2, 16O17O et 17O2 (iii) la structure hyperfine des transitions de 16O17O, 17O18O et 17O2. Ces mesures combinées avec des données micro-ondes et Raman disponibles dans la littérature ont permis de déterminer les meilleures constantes spectroscopiques à ce jour, y compris les paramètres de couplage hyperfin de 17O pour l'état 1Delta des six isotopologues de l'oxygène. Les spectres d'absorption à très haute résolution des isotopologues D216O, HD16O et H218O de la vapeur d'eau ont été enregistrés par ICLAS et FTS entre 8800 et 14100 cm-1. L'analyse du spectre basée sur les calculs variationnels de haute précision a fourni une quantité importante de nouveaux niveaux d'énergie pour chacun des isotopologues considérés. Les niveaux d'énergie expérimentaux obtenus dans cette étude et disponibles dans la littérature ont permis de calculer des positions de raies au niveau de la précision expérimentale dans la gamme 6100-15200 cm-1 qui s'étend bien au-delà de la gamme des enregistrements présents