Abstract

Frequency-resolved optical gating is used to characterize the propagation of intense femtosecond pulses in a nonlinear, dispersive medium. The combined effects of diffraction, normal dispersion, and cubic nonlinearity lead to pulse splitting. The role of the phase of the input pulse is studied. The results are compared with the predictions of a three-dimensional nonlinear Schrödinger equation.

© 1998 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J.-C. Diels, J. J. Fontaine, I. C. McMichael, and F. Simoni, Appl. Opt. 24, 1270 (1985).
    [CrossRef]
  2. Y. Ishida, K. Naganuma, and T. Yajima, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 69 (1985).
    [CrossRef]
  3. G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
    [CrossRef]
  5. A. J. Taylor, G. Rodriguez, and T. S. Clement, Opt. Lett. 21, 1812 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. M. Dudley, L. P. Barry, P. G. Bollond, J. D. Harvey, R. Leonhardt, and P. D. Drummond, Opt. Lett. 22, 457 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. P. Chernev and V. Petrov, Opt. Lett. 17, 172 (1992).
    [CrossRef]
  8. J. E. Rothenberg, Opt. Lett. 17, 583 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, San Diego, Calif., 1989).
  10. J. K. Ranka, R. W. Schirmer, and A. L. Gaeta, Phys. Rev. Lett. 77, 3783 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
    [CrossRef]
  12. G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
    [CrossRef]
  13. R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, San Diego, Calif., 1992).
  14. J. H. Marburger and W. G. Wagner, IEEE J. Quantum Electron. QE-3, 415 (1967).
    [CrossRef]
  15. S. Diddams and J.-C. Diels, J. Opt. Soc. Am. B 13, 1120 (1996).
    [CrossRef]

1997 (2)

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

J. M. Dudley, L. P. Barry, P. G. Bollond, J. D. Harvey, R. Leonhardt, and P. D. Drummond, Opt. Lett. 22, 457 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

1996 (4)

A. J. Taylor, G. Rodriguez, and T. S. Clement, Opt. Lett. 21, 1812 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

J. K. Ranka, R. W. Schirmer, and A. L. Gaeta, Phys. Rev. Lett. 77, 3783 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

S. Diddams and J.-C. Diels, J. Opt. Soc. Am. B 13, 1120 (1996).
[CrossRef]

1995 (2)

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

1992 (2)

1985 (2)

J.-C. Diels, J. J. Fontaine, I. C. McMichael, and F. Simoni, Appl. Opt. 24, 1270 (1985).
[CrossRef]

Y. Ishida, K. Naganuma, and T. Yajima, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 69 (1985).
[CrossRef]

1967 (1)

J. H. Marburger and W. G. Wagner, IEEE J. Quantum Electron. QE-3, 415 (1967).
[CrossRef]

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, San Diego, Calif., 1989).

Barry, L. P.

Bollond, P. G.

Boyd, R. W.

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, San Diego, Calif., 1992).

Chernev, P.

Christov, I. P.

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Clement, T. S.

DeLong, K. W.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Diddams, S.

Diels, J.-C.

Drummond, P. D.

Dudley, J. M.

Fittinghoff, D. N.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Fontaine, J. J.

Franco, M. A.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

Gaeta, A. L.

J. K. Ranka, R. W. Schirmer, and A. L. Gaeta, Phys. Rev. Lett. 77, 3783 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Grillon, G.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

Harvey, J. D.

Ishida, Y.

Y. Ishida, K. Naganuma, and T. Yajima, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 69 (1985).
[CrossRef]

Kane, D. J.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

Kapteyn, H. C.

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Krumbügel, M. A.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

LeBlanc, C.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

Leonhardt, R.

Marburger, J. H.

J. H. Marburger and W. G. Wagner, IEEE J. Quantum Electron. QE-3, 415 (1967).
[CrossRef]

McMichael, I. C.

Murnane, M. M.

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Mysyrowicz, A.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

Naganuma, K.

Y. Ishida, K. Naganuma, and T. Yajima, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 69 (1985).
[CrossRef]

Nibbering, E. T. J.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

Petrov, V.

Prade, B. S.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

Ranka, J. K.

J. K. Ranka, R. W. Schirmer, and A. L. Gaeta, Phys. Rev. Lett. 77, 3783 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Richman, B. A.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

Rodriguez, G.

Rothenberg, J. E.

Rundquist, A.

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Schirmer, R. W.

J. K. Ranka, R. W. Schirmer, and A. L. Gaeta, Phys. Rev. Lett. 77, 3783 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Simoni, F.

Sweetser, J. N.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Taft, G.

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Taylor, A. J.

Trebino, R.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, R. Trebino, and I. P. Christov, Opt. Lett. 20, 743 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Wagner, W. G.

J. H. Marburger and W. G. Wagner, IEEE J. Quantum Electron. QE-3, 415 (1967).
[CrossRef]

Yajima, T.

Y. Ishida, K. Naganuma, and T. Yajima, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 69 (1985).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

IEEE J. Quantum Electron. (2)

Y. Ishida, K. Naganuma, and T. Yajima, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 69 (1985).
[CrossRef]

J. H. Marburger and W. G. Wagner, IEEE J. Quantum Electron. QE-3, 415 (1967).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. (1)

G. Taft, A. Rundquist, M. M. Murnane, I. P. Christov, H. C. Kapteyn, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, M. A. Krumbügel, J. N. Sweetser, and R. Trebino, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Opt. Commun. (1)

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. LeBlanc, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995); E. T. J. Nibbering, G. Grillon, M. A. Franco, B. S. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Opt. Soc. Am. B 14, 650 (1997).
[CrossRef]

Opt. Lett. (5)

Phys. Rev. Lett. (1)

J. K. Ranka, R. W. Schirmer, and A. L. Gaeta, Phys. Rev. Lett. 77, 3783 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Rev. Sci. Instrum. (1)

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
[CrossRef]

Other (2)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, San Diego, Calif., 1989).

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, San Diego, Calif., 1992).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Left, recovered electric-field intensity (thin solid curves, left axes) and phase (points, right axes). Right, corresponding measured (solid curves) and recovered (points) spectral intensities. The top row shows the input field, and the descending rows show the propagated fields for input peak powers of 4.5, 5.0, and 5.9  MW, successively.

Fig. 2
Fig. 2

Measured intensity autocorrelation for the field presented in Fig.  1(d).

Fig. 3
Fig. 3

Calculated on-axis intensity (solid curve) and phase (dashed curve) of split pulses. Inset, corresponding surface plot of the intensity as a function of both time (t) and radius (r).

Fig. 4
Fig. 4

Measured fields for (a) upchirped and (b) downchirped input. Left, recovered intensity (solid curves, left axes) and phase (points, right axes). Right, corresponding measured (solid curves) and recovered (points) spectral intensities.

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

E˜z-i2k02E˜+ik022E˜τ2-ik0n2n0E˜2E˜=0,

Metrics