Abstract

We propose three XUV laser schemes in the 30–50-nm wavelength region that can be driven by 10-Hz ultrashort-pulse terawatt laser systems. Tunneling ionization by circularly polarized radiation produces both the ions and hot electrons necessary to excite the upper laser level.

© 1994 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. B. J. MacGowan, S. Maxon, C. J. Keane, R. A. London, D. L. Matthews, D. A. Whelan, J. Opt. Soc. Am. B 5, 1858 (1988).
    [CrossRef]
  3. C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. N. H. Burnett, P. B. Corkum, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1195 (1989).
    [CrossRef]
  5. P. B. Corkum, N. H. Burnett, in Short-Wavelength Coherent Radiation: Generation and Applications, R. W. Falcone, J. Kirz, eds., Vol. 2 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1988), p. 225.
  6. R. D. Cowan, The Theory of Atomic Structure and Spectra (U. of Calif. Press, Berkeley, Calif., 1981), Secs. 8-1, 16-1, and 18-13.
  7. L. Spitzer, Physics of Fully Ionized Gases (Interscience, London, 1962), Sec. 5.3.
  8. M. S. Dimitrijevic, N. Konjevic, in Spectral Line Shapes, B. Wende, ed. (de Gruyter, Berlin, 1981), p. 211.

1989 (1)

1988 (2)

B. J. MacGowan, S. Maxon, C. J. Keane, R. A. London, D. L. Matthews, D. A. Whelan, J. Opt. Soc. Am. B 5, 1858 (1988).
[CrossRef]

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

1985 (1)

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Barty, C. P. J.

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Burnett, N. H.

N. H. Burnett, P. B. Corkum, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1195 (1989).
[CrossRef]

P. B. Corkum, N. H. Burnett, in Short-Wavelength Coherent Radiation: Generation and Applications, R. W. Falcone, J. Kirz, eds., Vol. 2 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1988), p. 225.

Campbell, E. M.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Ceglio, N. M.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Corkum, P. B.

N. H. Burnett, P. B. Corkum, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1195 (1989).
[CrossRef]

P. B. Corkum, N. H. Burnett, in Short-Wavelength Coherent Radiation: Generation and Applications, R. W. Falcone, J. Kirz, eds., Vol. 2 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1988), p. 225.

Cowan, R. D.

R. D. Cowan, The Theory of Atomic Structure and Spectra (U. of Calif. Press, Berkeley, Calif., 1981), Secs. 8-1, 16-1, and 18-13.

Dimitrijevic, M. S.

M. S. Dimitrijevic, N. Konjevic, in Spectral Line Shapes, B. Wende, ed. (de Gruyter, Berlin, 1981), p. 211.

Eckart, M. J.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Field, J. E.

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Hagelstein, P. L.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Hahn, K. H.

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Harris, S. E.

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Hatcher, C. W.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Hawryluk, A. M.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Hazi, A. U.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Kauffman, R. L.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Keane, C. J.

King, D. A.

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Konjevic, N.

M. S. Dimitrijevic, N. Konjevic, in Spectral Line Shapes, B. Wende, ed. (de Gruyter, Berlin, 1981), p. 211.

London, R. A.

MacGowan, B. J.

B. J. MacGowan, S. Maxon, C. J. Keane, R. A. London, D. L. Matthews, D. A. Whelan, J. Opt. Soc. Am. B 5, 1858 (1988).
[CrossRef]

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Matthews, D. L.

B. J. MacGowan, S. Maxon, C. J. Keane, R. A. London, D. L. Matthews, D. A. Whelan, J. Opt. Soc. Am. B 5, 1858 (1988).
[CrossRef]

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Maxon, S.

Pleasance, L. D.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Rambach, G.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Rosen, M. D.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Scofield, J. H.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Spitzer, L.

L. Spitzer, Physics of Fully Ionized Gases (Interscience, London, 1962), Sec. 5.3.

Stone, G.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Trebes, J. E.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Weaver, T. A.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Whelan, D. A.

Whitten, B. L.

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Yin, G. Y.

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Young, J. F.

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Phys. Rev. Lett. (2)

C. P. J. Barty, D. A. King, G. Y. Yin, K. H. Hahn, J. E. Field, J. F. Young, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 61, 2201 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

D. L. Matthews, P. L. Hagelstein, M. D. Rosen, M. J. Eckart, N. M. Ceglio, A. U. Hazi, B. J. MacGowan, J. E. Trebes, B. L. Whitten, E. M. Campbell, C. W. Hatcher, A. M. Hawryluk, R. L. Kauffman, L. D. Pleasance, G. Rambach, J. H. Scofield, G. Stone, T. A. Weaver, Phys. Rev. Lett. 54, 110 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Other (4)

P. B. Corkum, N. H. Burnett, in Short-Wavelength Coherent Radiation: Generation and Applications, R. W. Falcone, J. Kirz, eds., Vol. 2 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1988), p. 225.

R. D. Cowan, The Theory of Atomic Structure and Spectra (U. of Calif. Press, Berkeley, Calif., 1981), Secs. 8-1, 16-1, and 18-13.

L. Spitzer, Physics of Fully Ionized Gases (Interscience, London, 1962), Sec. 5.3.

M. S. Dimitrijevic, N. Konjevic, in Spectral Line Shapes, B. Wende, ed. (de Gruyter, Berlin, 1981), p. 211.

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

Energy-level diagram of (a) Ar ix, (b) Kr ix, and (c) Xe ix lasers. The dashed lines indicate the most significant electron-induced transitions, and the solid lines indicate radiative transitions.

Fig. 2
Fig. 2

Circularly polarized laser intensity required for production of an ionization rate of 1014 s−1 in the indicated species. Also shown is the corresponding quiver energy at 800 nm.

Fig. 3
Fig. 3

Calculated initial electron energy distribution produced in Ar by a circularly polarized 30-fs FWHM Gaussian pulse of peak intensity 1017 W/cm2.

Tables (2)

Tables Icon

Table 1 Electron-Induced Transition Rates Per Unit Ion Densitya

Tables Icon

Table 2 Predicted Homogeneous Linewidth Including Electron Collisions (ΓH), Doppler Width (ΓD), Stark Width (ΓS), Maximum Inversion Density ( N max *), and Gain of Ar ix, Kr ix, and Xe ix Laser Lines

Equations (1)

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

N max * = N i 2 ( R upper - 1 3 R lower ) ( 1 τ upper + N i R out ) - 1 ,

Metrics