Abstract

We investigate the emission of terahertz (THz) radiation from two laser filaments in air. An increase by 1 order of magnitude of the overall THz power is found when the two filaments are coherently linked on-axis, leading to a single longer concatenated filament. The observed enhancement is found to be the same for the cases of single-color and two-color filamentation approaches.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. T. Loffler, F. Jacob, and H. G. Roskos, Appl. Phys. Lett. 77, 453 (2000).
    [CrossRef]
  3. D. J. Cook and R. M. Hochstrasser, Opt. Lett. 25, 1210 (2000).
    [CrossRef]
  4. A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
    [CrossRef]
  5. K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, and G. Rodriguez, Nat. Photon. 2, 605 (2008).
    [CrossRef]
  6. J. M. Manceau, A. Averchi, F. Bonaretti, D. Faccio, P. Di Trapani, A. Couairon, and S. Tzortzakis, Opt. Lett. 34, 2165 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. H. Zhong, N. Karpowicz, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 261103 (2006).
    [CrossRef]
  8. Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
    [CrossRef]
  9. P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. J. Hebling, K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, and K. A. Nelson, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 345 (2008).
    [CrossRef]
  11. X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
    [CrossRef]
  12. Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. J. Dai, X. Xie, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 91, 211102 (2007).
    [CrossRef]
  14. M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
    [CrossRef]
  15. S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).
  16. A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
    [CrossRef]

2009 (1)

2008 (4)

K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, and G. Rodriguez, Nat. Photon. 2, 605 (2008).
[CrossRef]

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

J. Hebling, K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, and K. A. Nelson, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 345 (2008).
[CrossRef]

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

2007 (4)

X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
[CrossRef]

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. Dai, X. Xie, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 91, 211102 (2007).
[CrossRef]

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

2006 (2)

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

H. Zhong, N. Karpowicz, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 261103 (2006).
[CrossRef]

2003 (2)

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

2000 (2)

T. Loffler, F. Jacob, and H. G. Roskos, Appl. Phys. Lett. 77, 453 (2000).
[CrossRef]

D. J. Cook and R. M. Hochstrasser, Opt. Lett. 25, 1210 (2000).
[CrossRef]

1993 (1)

H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Akturk, S.

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Averchi, A.

Bonaretti, F.

Carr, G. L.

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

Chen, M.-K.

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

Cook, D. J.

Couairon, A.

J. M. Manceau, A. Averchi, F. Bonaretti, D. Faccio, P. Di Trapani, A. Couairon, and S. Tzortzakis, Opt. Lett. 34, 2165 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

Dai, J.

X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
[CrossRef]

J. Dai, X. Xie, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 91, 211102 (2007).
[CrossRef]

Di Trapani, P.

Elsaesser, T.

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Faccio, D.

Falcone, R. W.

H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Franco, M.

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

Gaal, P.

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Glownia, J. H.

K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, and G. Rodriguez, Nat. Photon. 2, 605 (2008).
[CrossRef]

Gordon, S.

H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Hamster, H.

H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Hebling, J.

J. Hebling, K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, and K. A. Nelson, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 345 (2008).
[CrossRef]

Hey, R.

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Hochstrasser, R. M.

Hoffmann, M. C.

J. Hebling, K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, and K. A. Nelson, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 345 (2008).
[CrossRef]

Houard, A.

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Hui, R.

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

Jacob, F.

T. Loffler, F. Jacob, and H. G. Roskos, Appl. Phys. Lett. 77, 453 (2000).
[CrossRef]

Karpowicz, N.

H. Zhong, N. Karpowicz, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 261103 (2006).
[CrossRef]

Kim, J. H.

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

Kim, K. Y.

K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, and G. Rodriguez, Nat. Photon. 2, 605 (2008).
[CrossRef]

Lamouroux, B.

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

Liu, Y.

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Loffler, T.

T. Loffler, F. Jacob, and H. G. Roskos, Appl. Phys. Lett. 77, 453 (2000).
[CrossRef]

Manceau, J. M.

Méchain, G.

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

Murphy, J. B.

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

Mysyrowicz, A.

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

Nelson, K. A.

J. Hebling, K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, and K. A. Nelson, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 345 (2008).
[CrossRef]

Patalano, G.

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

Ploog, K. H.

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Prade, B.

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

Reimann, K.

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Rodriguez, G.

K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, and G. Rodriguez, Nat. Photon. 2, 605 (2008).
[CrossRef]

Roskos, H. G.

T. Loffler, F. Jacob, and H. G. Roskos, Appl. Phys. Lett. 77, 453 (2000).
[CrossRef]

Ruffin, P.

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

Shen, Y.

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

Sullivan, A.

H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Taylor, A. J.

K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, and G. Rodriguez, Nat. Photon. 2, 605 (2008).
[CrossRef]

Tikhonchuk, V. T.

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Tsang, T. Y.

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

Tzortzakis, S.

J. M. Manceau, A. Averchi, F. Bonaretti, D. Faccio, P. Di Trapani, A. Couairon, and S. Tzortzakis, Opt. Lett. 34, 2165 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

Wang, X.

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

White, W.

H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Woerner, M.

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Xie, X.

J. Dai, X. Xie, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 91, 211102 (2007).
[CrossRef]

X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
[CrossRef]

Xu, J.

X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
[CrossRef]

Yang, C.-E.

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

Yang, X.

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

Yeh, K. L.

J. Hebling, K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, and K. A. Nelson, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 345 (2008).
[CrossRef]

Yin, S. S.

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

Zhang, X. C.

X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
[CrossRef]

J. Dai, X. Xie, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 91, 211102 (2007).
[CrossRef]

H. Zhong, N. Karpowicz, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 261103 (2006).
[CrossRef]

Zhong, H.

H. Zhong, N. Karpowicz, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 261103 (2006).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

S. Tzortzakis, G. Méchain, G. Patalano, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Appl. Phys. B 76, 609 (2003).

Appl. Phys. Lett. (5)

J. Dai, X. Xie, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 91, 211102 (2007).
[CrossRef]

M.-K. Chen, J. H. Kim, C.-E. Yang, S. S. Yin, R. Hui, and P. Ruffin, Appl. Phys. Lett. 93, 231102 (2008).
[CrossRef]

H. Zhong, N. Karpowicz, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 261103 (2006).
[CrossRef]

X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
[CrossRef]

T. Loffler, F. Jacob, and H. G. Roskos, Appl. Phys. Lett. 77, 453 (2000).
[CrossRef]

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

J. Hebling, K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, and K. A. Nelson, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 345 (2008).
[CrossRef]

Nat. Photon. (1)

K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, and G. Rodriguez, Nat. Photon. 2, 605 (2008).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

A. Couairon, G. Méchain, S. Tzortzakis, M. Franco, B. Lamouroux, B. Prade, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 225, 177 (2003).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rep. (1)

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (1)

Y. Shen, G. L. Carr, J. B. Murphy, T. Y. Tsang, X. Wang, and X. Yang, Phys. Rev. A 78, 043813 (2008).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Liu, A. Houard, B. Prade, S. Akturk, A. Mysyrowicz, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 99, 135002 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

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

(a) Schematic representation of the filaments arrangement. (b) Experimental pictures (fluorescence) of the two independent plasma strings and the concatenated one (pictures were taken with identical scales and camera exposure).

Fig. 2
Fig. 2

(a) THz signal yielded for different arrangements. (b) Effect of the spatial alignment sensitivity: concatenation (left) and close to concatenation (right).

Fig. 3
Fig. 3

THz signal as a function of the delay between the two laser pulses (a) in the case of two-color filamentation; (b) in the case of one-color filamentation. Insets show better-resolved oscillations.

Metrics