Abstract

The picosecond time scale pedestal of a multiterawatt femtosecond laser pulse is investigated experimentally and analytically. The origin of the pedestal is related to the finite bandwidth of the laser system. By deliberately introducing a modulated spectrum with minima that match this limited bandwidth, the pedestal can be reduced, with no deleterious effect on the main pulse. Using this technique, we experimentally demonstrate a subpicosecond scale order of magnitude enhancement of contrast ratio while preserving the energy in the main pulse.

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. Kiriyama, T. Shimomura, H. Sasao, Y. Nakai, M. Tanoue, S. Kondo, S. Kanazawa, A. S. Pirozhkov, M. Mori, Y. Fukuda, M. Nishiuchi, M. Kando, S. V. Bulanov, K. Nagashima, M. Yamagiwa, K. Kondo, A. Sugiyama, P. R. Bolton, T. Tajima, and N. Miyanaga, Opt. Lett. 37, 3363 (2012).
    [CrossRef]
  2. K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
    [CrossRef]
  3. W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
    [CrossRef]
  4. S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).
  5. M. P. Kalashnikov, E. Risse, H. Schnnagel, and W. Sandner, Opt. Lett. 30, 923 (2005).
    [CrossRef]
  6. A. Jullien, O. Albert, F. Burgy, G. Hamoniaux, J.-P. Rousseau, J.-P. Chambaret, F. Aug-Rochereau, G. Chriaux, and J. Etchepare, Opt. Lett. 30, 920 (2005).
    [CrossRef]
  7. K.-H. Hong, B. Hou, J. Nees, E. Power, and G. Mourou, Appl. Phys. B 81, 447 (2005).
    [CrossRef]
  8. A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
    [CrossRef]
  9. M. P. Kalashnikov and K. Osvay, Proc. SPIE 5975, 59750E (2006).
    [CrossRef]
  10. C. Hooker, Y. Tang, O. Chekhlov, J. Collier, E. Divall, K. Ertel, S. Hawkes, B. Parry, and P. P. Rajeev, Opt. Express 19, 2193 (2011).
    [CrossRef]
  11. M. H. Helle, D. F. Gordon, D. Kaganovich, and A. Ting, Phys. Rev. ST Accel. Beams 15, 052801 (2012).
    [CrossRef]
  12. P. L. Overfelt and C. S. Kenney, J. Opt. Soc. Am. A 8, 732 (1991).
    [CrossRef]
  13. J. Zhou, G. Taft, C.-P. Huang, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, and I. P. Christov, Opt. Lett. 19, 1149 (1994).
    [CrossRef]
  14. P. F. Moulton, J. Opt. Soc. Am. B 3, 125 (1986).
    [CrossRef]
  15. P. Tournois, Opt. Commun. 140, 245 (1997).
    [CrossRef]

2012 (2)

2011 (1)

2006 (3)

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

M. P. Kalashnikov and K. Osvay, Proc. SPIE 5975, 59750E (2006).
[CrossRef]

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

2005 (3)

2002 (1)

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

1997 (1)

P. Tournois, Opt. Commun. 140, 245 (1997).
[CrossRef]

1994 (1)

1991 (1)

1986 (1)

Albert, O.

Aug-Rochereau, F.

Boley, C. D.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Bolton, P. R.

Bulanov, S. V.

Burgy, F.

Catravas, P.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Chambaret, J.-P.

Chekhlov, O.

Chriaux, G.

Christov, I. P.

Collier, J.

Cowan, T. E.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Crane, J.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Ditmire, T.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Divall, E.

C. Hooker, Y. Tang, O. Chekhlov, J. Collier, E. Divall, K. Ertel, S. Hawkes, B. Parry, and P. P. Rajeev, Opt. Express 19, 2193 (2011).
[CrossRef]

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Ertel, K.

Esarey, E.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Etchepare, J.

Faure, J.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Fukuda, Y.

Geddes, C. G. R.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Gordon, D. F.

M. H. Helle, D. F. Gordon, D. Kaganovich, and A. Ting, Phys. Rev. ST Accel. Beams 15, 052801 (2012).
[CrossRef]

Hamoniaux, G.

Hawkes, S.

Hays, G.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Helle, M. H.

M. H. Helle, D. F. Gordon, D. Kaganovich, and A. Ting, Phys. Rev. ST Accel. Beams 15, 052801 (2012).
[CrossRef]

Hong, K.-H.

K.-H. Hong, B. Hou, J. Nees, E. Power, and G. Mourou, Appl. Phys. B 81, 447 (2005).
[CrossRef]

Hooker, C.

Hou, B.

K.-H. Hong, B. Hou, J. Nees, E. Power, and G. Mourou, Appl. Phys. B 81, 447 (2005).
[CrossRef]

Huang, C.-P.

Jullien, A.

Kaganovich, D.

M. H. Helle, D. F. Gordon, D. Kaganovich, and A. Ting, Phys. Rev. ST Accel. Beams 15, 052801 (2012).
[CrossRef]

Kalashnikov, M. P.

Kaluza, M. C.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Kamperidis, C.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Kanazawa, S.

Kando, M.

Kapteyn, H. C.

Kenney, C. S.

Kiriyama, H.

Komashko, A. M.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Kondo, K.

Kondo, S.

Krausz, F.

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

Krushelnick, K.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Lancaster, K. L.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Leemans, W. P.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Lindau, F.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Lundh, O.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Mangles, S. P. D.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Miyanaga, N.

Mori, M.

Moulton, P. F.

Mourou, G.

K.-H. Hong, B. Hou, J. Nees, E. Power, and G. Mourou, Appl. Phys. B 81, 447 (2005).
[CrossRef]

Murnane, M. M.

Murphy, C. D.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Nagashima, K.

Najmudin, Z.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Nakai, Y.

Nees, J.

K.-H. Hong, B. Hou, J. Nees, E. Power, and G. Mourou, Appl. Phys. B 81, 447 (2005).
[CrossRef]

Nishiuchi, M.

Nomura, Y.

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

Osvay, K.

M. P. Kalashnikov and K. Osvay, Proc. SPIE 5975, 59750E (2006).
[CrossRef]

Overfelt, P. L.

Parry, B.

Persson, A.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Pirozhkov, A. S.

Power, E.

K.-H. Hong, B. Hou, J. Nees, E. Power, and G. Mourou, Appl. Phys. B 81, 447 (2005).
[CrossRef]

Rajeev, P. P.

Risse, E.

Rousseau, J.-P.

Rubenchik, A. M.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Sandner, W.

Sasao, H.

Schmid, K.

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

Schnnagel, H.

Schroeder, C. B.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Seres, J.

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

Shadwick, B. A.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Shimomura, T.

Sugiyama, A.

Taft, G.

Tajima, T.

Tang, Y.

Tanoue, M.

Tempea, G.

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

Thomas, A. G. R.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Ting, A.

M. H. Helle, D. F. Gordon, D. Kaganovich, and A. Ting, Phys. Rev. ST Accel. Beams 15, 052801 (2012).
[CrossRef]

Toth, C.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Tournois, P.

P. Tournois, Opt. Commun. 140, 245 (1997).
[CrossRef]

Trines, R.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

van Tilborg, J.

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Veisz, L.

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

Verhoef, A.

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

Wahlström, C.-G.

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Wharton, K. B.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Yamagiwa, M.

Zhou, J.

Zweiback, J.

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (2)

K.-H. Hong, B. Hou, J. Nees, E. Power, and G. Mourou, Appl. Phys. B 81, 447 (2005).
[CrossRef]

A. Verhoef, J. Seres, K. Schmid, Y. Nomura, G. Tempea, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 82, 513 (2006).
[CrossRef]

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

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

Opt. Commun. (1)

P. Tournois, Opt. Commun. 140, 245 (1997).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (4)

Phys. Rev. E (1)

K. B. Wharton, C. D. Boley, A. M. Komashko, A. M. Rubenchik, J. Zweiback, J. Crane, G. Hays, T. E. Cowan, and T. Ditmire, Phys. Rev. E 64, 025401 (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

W. P. Leemans, P. Catravas, E. Esarey, C. G. R. Geddes, C. Toth, R. Trines, C. B. Schroeder, B. A. Shadwick, J. van Tilborg, and J. Faure, Phys. Rev. Lett. 89, 174802 (2002).
[CrossRef]

Phys. Rev. ST Accel. Beams (1)

M. H. Helle, D. F. Gordon, D. Kaganovich, and A. Ting, Phys. Rev. ST Accel. Beams 15, 052801 (2012).
[CrossRef]

Plasma Phys. Cont. Fusion (1)

S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, and K. Krushelnick, Plasma Phys. Cont. Fusion 48, B83 (2006).

Proc. SPIE (1)

M. P. Kalashnikov and K. Osvay, Proc. SPIE 5975, 59750E (2006).
[CrossRef]

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.

FROG trace retrieval for different experimental parameters and for the transform limited Gaussian beam that was also processed through the same retrieval algorithm. Black dotted line represents FROG retrieval convergence limit for experimental data. The intensity was normalized by the total area under each curve, while small contribution from under the black dotted line was neglected.

Fig. 2.
Fig. 2.

Interferometer setup.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Laser spectra for two Gaussian pulses with τD=0 (red curve) and with τD=24fs (blue curve). Black curve denotes the envelope of a low-pass filter with 20% bandwidth as described in the text. (b) Corresponding laser intensity profiles after stretching, amplification, and compression. Dashed line denotes experimental limit for contrast resolution.

Equations (2)

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

zA=12Γ21Γ21iΔgAiβ222τ2A+iα|A|2A,
g(z,τ)=g0exp[ΓsatΓ212Γ212+Δ2τ0τ|A(z,τ)|2|A0|2dτ],

Metrics