Abstract

We report a factor-of-6 shortening of the 240-ps (FWHM) pulses in a triple-pass, 2.5-atm CO2 amplifier. This technique is based on the self-phase modulation of a 10μm pulse in a plasma after the first pass of amplification, followed by narrowing of this chirped pulse during further amplification. Subsequently, strong power broadening provides the necessary bandwidth to amplify 40-ps pulses to terawatt power levels.

© 2001 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).
    [CrossRef]
  2. M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
    [CrossRef]
  3. D. C. Smith, Appl. Phys. Lett. 19, 405 (1971).
    [CrossRef]
  4. N. H. Burnett, R. D. Kerr, and A. A. Offenberger, Opt. Commun. 6, 372 (1972).
    [CrossRef]
  5. V. A. Gorobetz, V. O. Petukhov, S. Ya. Tochitsky, and V. V. Churakov, J. Opt. Technol. 66, 62 (1999).
    [CrossRef]
  6. E. Yablonovich, Phys. Rev. A 10, 1888 (1974).
    [CrossRef]
  7. H. S. Kwok and E. Yablonovich, Appl. Phys. Lett. 30, 158 (1977).
    [CrossRef]
  8. S. Ya. Tochitsky, R. Narang, C. Filip, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Opt. Lett. 24, 1717 (1999).
    [CrossRef]
  9. R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
    [CrossRef]
  10. B. J. Feldman, Opt. Commun. 14, 13 (1975).
    [CrossRef]
  11. N. G. Basov, E. M. Belenov, V. A. Danilichev, and A. F. Suchkov, Sov. Phys. Usp. 17, 213 (1975).
    [CrossRef]
  12. A. V. Novikov and V. D. Taranukhin, Sov. J. Quantum Electron. 18, 309 (1988).
    [CrossRef]
  13. G. T. Schappert and M. J. Herbst, Appl. Phys. Lett. 26, 314 (1975).
    [CrossRef]
  14. A. E. Siegman, Lasers (University Science, Mill Valley, Calif., 1986), p. 359.

1999 (2)

1998 (1)

G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).
[CrossRef]

1994 (1)

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

1988 (1)

A. V. Novikov and V. D. Taranukhin, Sov. J. Quantum Electron. 18, 309 (1988).
[CrossRef]

1981 (1)

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

1977 (1)

H. S. Kwok and E. Yablonovich, Appl. Phys. Lett. 30, 158 (1977).
[CrossRef]

1975 (3)

G. T. Schappert and M. J. Herbst, Appl. Phys. Lett. 26, 314 (1975).
[CrossRef]

B. J. Feldman, Opt. Commun. 14, 13 (1975).
[CrossRef]

N. G. Basov, E. M. Belenov, V. A. Danilichev, and A. F. Suchkov, Sov. Phys. Usp. 17, 213 (1975).
[CrossRef]

1974 (1)

E. Yablonovich, Phys. Rev. A 10, 1888 (1974).
[CrossRef]

1972 (1)

N. H. Burnett, R. D. Kerr, and A. A. Offenberger, Opt. Commun. 6, 372 (1972).
[CrossRef]

1971 (1)

D. C. Smith, Appl. Phys. Lett. 19, 405 (1971).
[CrossRef]

Barty, C. P. J.

G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).
[CrossRef]

Basov, N. G.

N. G. Basov, E. M. Belenov, V. A. Danilichev, and A. F. Suchkov, Sov. Phys. Usp. 17, 213 (1975).
[CrossRef]

Belenov, E. M.

N. G. Basov, E. M. Belenov, V. A. Danilichev, and A. F. Suchkov, Sov. Phys. Usp. 17, 213 (1975).
[CrossRef]

Burnett, N. H.

N. H. Burnett, R. D. Kerr, and A. A. Offenberger, Opt. Commun. 6, 372 (1972).
[CrossRef]

Carlson, R. L.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Carpenter, J. P.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Casperson, D. E.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Churakov, V. V.

Clayton, C. E.

S. Ya. Tochitsky, R. Narang, C. Filip, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Opt. Lett. 24, 1717 (1999).
[CrossRef]

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

Danilichev, V. A.

N. G. Basov, E. M. Belenov, V. A. Danilichev, and A. F. Suchkov, Sov. Phys. Usp. 17, 213 (1975).
[CrossRef]

Everett, M.

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

Feldman, B. J.

B. J. Feldman, Opt. Commun. 14, 13 (1975).
[CrossRef]

Filip, C.

Gison, R. B.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Godwin, R. P.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Gordon, D.

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

Gorobetz, V. A.

Haglund, R. F.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Hanlon, J. A.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Herbst, M. J.

G. T. Schappert and M. J. Herbst, Appl. Phys. Lett. 26, 314 (1975).
[CrossRef]

Jolly, E. L.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Joshi, C.

S. Ya. Tochitsky, R. Narang, C. Filip, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Opt. Lett. 24, 1717 (1999).
[CrossRef]

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

Kerr, R. D.

N. H. Burnett, R. D. Kerr, and A. A. Offenberger, Opt. Commun. 6, 372 (1972).
[CrossRef]

Kwok, H. S.

H. S. Kwok and E. Yablonovich, Appl. Phys. Lett. 30, 158 (1977).
[CrossRef]

Lal, A.

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

Marsh, K. A.

S. Ya. Tochitsky, R. Narang, C. Filip, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Opt. Lett. 24, 1717 (1999).
[CrossRef]

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

Mourou, G. A.

G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).
[CrossRef]

Narang, R.

Novikov, A. V.

A. V. Novikov and V. D. Taranukhin, Sov. J. Quantum Electron. 18, 309 (1988).
[CrossRef]

Offenberger, A. A.

N. H. Burnett, R. D. Kerr, and A. A. Offenberger, Opt. Commun. 6, 372 (1972).
[CrossRef]

Perry, M. D.

G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).
[CrossRef]

Petukhov, V. O.

Schappert, G. T.

G. T. Schappert and M. J. Herbst, Appl. Phys. Lett. 26, 314 (1975).
[CrossRef]

Siegman, A. E.

A. E. Siegman, Lasers (University Science, Mill Valley, Calif., 1986), p. 359.

Smith, D. C.

D. C. Smith, Appl. Phys. Lett. 19, 405 (1971).
[CrossRef]

Stratton, T. F.

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

Suchkov, A. F.

N. G. Basov, E. M. Belenov, V. A. Danilichev, and A. F. Suchkov, Sov. Phys. Usp. 17, 213 (1975).
[CrossRef]

Taranukhin, V. D.

A. V. Novikov and V. D. Taranukhin, Sov. J. Quantum Electron. 18, 309 (1988).
[CrossRef]

Tochitsky, S. Ya.

Yablonovich, E.

H. S. Kwok and E. Yablonovich, Appl. Phys. Lett. 30, 158 (1977).
[CrossRef]

E. Yablonovich, Phys. Rev. A 10, 1888 (1974).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (3)

D. C. Smith, Appl. Phys. Lett. 19, 405 (1971).
[CrossRef]

H. S. Kwok and E. Yablonovich, Appl. Phys. Lett. 30, 158 (1977).
[CrossRef]

G. T. Schappert and M. J. Herbst, Appl. Phys. Lett. 26, 314 (1975).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson, R. B. Gison, R. P. Godwin, R. F. Haglund, J. A. Hanlon, E. L. Jolly, and T. F. Stratton, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1662 (1981).
[CrossRef]

J. Opt. Technol. (1)

Nature (1)

M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, and C. Joshi, Nature 368, 527 (1994).
[CrossRef]

Opt. Commun. (2)

N. H. Burnett, R. D. Kerr, and A. A. Offenberger, Opt. Commun. 6, 372 (1972).
[CrossRef]

B. J. Feldman, Opt. Commun. 14, 13 (1975).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. A (1)

E. Yablonovich, Phys. Rev. A 10, 1888 (1974).
[CrossRef]

Phys. Today (1)

G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).
[CrossRef]

Sov. J. Quantum Electron. (1)

A. V. Novikov and V. D. Taranukhin, Sov. J. Quantum Electron. 18, 309 (1988).
[CrossRef]

Sov. Phys. Usp. (1)

N. G. Basov, E. M. Belenov, V. A. Danilichev, and A. F. Suchkov, Sov. Phys. Usp. 17, 213 (1975).
[CrossRef]

Other (1)

A. E. Siegman, Lasers (University Science, Mill Valley, Calif., 1986), p. 359.

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of the experimental configuration.

Fig. 2
Fig. 2

Temporal dynamics of 10μm pulse: (a) pulse injected into the amplifier, (b) pulse after the first pass of the amplifier, (c) pulse after three passes of the amplifier self-chirped into the plasma shutter.

Fig. 3
Fig. 3

Spectra of 10μm pulse taken without (dashed curve) and with (thicker solid curve) the plasma shutter. A calculated gain spectrum of the CO2 laser at 2.5  atm in the region of the 10P20 line is also shown (thinner solid curve).

Equations (2)

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

ν=πn0λnctntdl.
τp2z=τp20+τg2,τg2=16ln2lnG0Δω2.

Metrics