Abstract

For the first time to our knowledge, we demonstrate a collinear frequency-resolved optical gating (FROG) technique that is suitable for the characterization of sub-10-fs pulses. This FROG variant does not suffer from geometrical blurring effects, and a temporal resolution of 1 fs can be achieved without the need for additional aperturing. The apparatus is suitable for subnanojoule pulse energies. We apply this technique for the full characterization of pulses from a Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire laser.

© 2000 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Nisoli, S. De Silvestri, O. Svelto, R. Szipöcs, K. Ferenz, C. Spielmann, S. Sartania, and F. Krausz, Opt. Lett. 22, 522 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. A. Baltuska, Z. Wei, M. S. Pshenichnikov, D. A. Wiersma, and R. Szipöcs, Appl. Phys. B 65, 175 (1997).
    [CrossRef]
  3. A. Shirakawa, I. Sakane, M. Takasaka, and T. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 74, 2268 (1999).
    [CrossRef]
  4. U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).
  5. D. H. Sutter, G. Steinmeyer, L. Gallmann, N. Matuschek, F. Morier-Genoud, U. Keller, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 631 (1999).
    [CrossRef]
  6. R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (1997).
    [CrossRef]
  7. A. Baltuska, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, IEEE J. Quantum Electron. 35, 459 (1999).
    [CrossRef]
  8. 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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
    [CrossRef]
  9. S. T. Cundiff, W. H. Knox, E. P. Ippen, and H. A. Haus, Opt. Lett. 21, 622 (1996).
    [CrossRef]
  10. D. N. Fittinghoff, A. C. Millard, J. A. Squier, and M. Müller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 479 (1999).
    [CrossRef]
  11. V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, in Handbook of Nonlinear Optical Crystals, A. E. Siegman, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1997), p. 24.
  12. Z. Cheng, A. Fürbach, S. Sartania, M. Lenzner, C. Spielmann, and F. Krausz, Opt. Lett. 24, 247 (1999).
    [CrossRef]
  13. N. Matuschek, F. X. Kärtner, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 129 (1999).
    [CrossRef]

1999 (7)

A. Shirakawa, I. Sakane, M. Takasaka, and T. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 74, 2268 (1999).
[CrossRef]

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

A. Baltuska, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, IEEE J. Quantum Electron. 35, 459 (1999).
[CrossRef]

D. N. Fittinghoff, A. C. Millard, J. A. Squier, and M. Müller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 479 (1999).
[CrossRef]

N. Matuschek, F. X. Kärtner, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 129 (1999).
[CrossRef]

Z. Cheng, A. Fürbach, S. Sartania, M. Lenzner, C. Spielmann, and F. Krausz, Opt. Lett. 24, 247 (1999).
[CrossRef]

D. H. Sutter, G. Steinmeyer, L. Gallmann, N. Matuschek, F. Morier-Genoud, U. Keller, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 631 (1999).
[CrossRef]

1997 (3)

M. Nisoli, S. De Silvestri, O. Svelto, R. Szipöcs, K. Ferenz, C. Spielmann, S. Sartania, and F. Krausz, Opt. Lett. 22, 522 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (1997).
[CrossRef]

A. Baltuska, Z. Wei, M. S. Pshenichnikov, D. A. Wiersma, and R. Szipöcs, Appl. Phys. B 65, 175 (1997).
[CrossRef]

1996 (2)

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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

S. T. Cundiff, W. H. Knox, E. P. Ippen, and H. A. Haus, Opt. Lett. 21, 622 (1996).
[CrossRef]

Angelow, G.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

D. H. Sutter, G. Steinmeyer, L. Gallmann, N. Matuschek, F. Morier-Genoud, U. Keller, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 631 (1999).
[CrossRef]

Baltuska, A.

A. Baltuska, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, IEEE J. Quantum Electron. 35, 459 (1999).
[CrossRef]

A. Baltuska, Z. Wei, M. S. Pshenichnikov, D. A. Wiersma, and R. Szipöcs, Appl. Phys. B 65, 175 (1997).
[CrossRef]

Chen, Y.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

Cheng, Z.

Cho, S. H.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Cundiff, S. T.

S. T. Cundiff, W. H. Knox, E. P. Ippen, and H. A. Haus, Opt. Lett. 21, 622 (1996).
[CrossRef]

De Silvestri, S.

DeLong, K. W.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Dmitriev, V. G.

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, in Handbook of Nonlinear Optical Crystals, A. E. Siegman, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1997), p. 24.

Ferenz, K.

Fittinghoff, D. N.

D. N. Fittinghoff, A. C. Millard, J. A. Squier, and M. Müller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 479 (1999).
[CrossRef]

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Fujimoto, J. G.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

Fürbach, A.

Gallmann, L.

Gurzadyan, G. G.

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, in Handbook of Nonlinear Optical Crystals, A. E. Siegman, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1997), p. 24.

Haus, H. A.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

S. T. Cundiff, W. H. Knox, E. P. Ippen, and H. A. Haus, Opt. Lett. 21, 622 (1996).
[CrossRef]

Ippen, E. P.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

S. T. Cundiff, W. H. Knox, E. P. Ippen, and H. A. Haus, Opt. Lett. 21, 622 (1996).
[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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Kärtner, F. X.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

N. Matuschek, F. X. Kärtner, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 129 (1999).
[CrossRef]

Keller, U.

Knox, W. H.

S. T. Cundiff, W. H. Knox, E. P. Ippen, and H. A. Haus, Opt. Lett. 21, 622 (1996).
[CrossRef]

Kobayashi, T.

A. Shirakawa, I. Sakane, M. Takasaka, and T. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 74, 2268 (1999).
[CrossRef]

Krausz, F.

Krumbügel, M. A.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Lenzner, M.

Matuschek, N.

Millard, A. C.

D. N. Fittinghoff, A. C. Millard, J. A. Squier, and M. Müller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 479 (1999).
[CrossRef]

Morgner, U.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

Morier-Genoud, F.

Müller, M.

D. N. Fittinghoff, A. C. Millard, J. A. Squier, and M. Müller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 479 (1999).
[CrossRef]

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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Nikogosyan, D. N.

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, in Handbook of Nonlinear Optical Crystals, A. E. Siegman, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1997), p. 24.

Nisoli, M.

Pshenichnikov, M. S.

A. Baltuska, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, IEEE J. Quantum Electron. 35, 459 (1999).
[CrossRef]

A. Baltuska, Z. Wei, M. S. Pshenichnikov, D. A. Wiersma, and R. Szipöcs, Appl. Phys. B 65, 175 (1997).
[CrossRef]

Richman, B.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (1997).
[CrossRef]

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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Sakane, I.

A. Shirakawa, I. Sakane, M. Takasaka, and T. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 74, 2268 (1999).
[CrossRef]

Sartania, S.

Scheuer, V.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

D. H. Sutter, G. Steinmeyer, L. Gallmann, N. Matuschek, F. Morier-Genoud, U. Keller, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 631 (1999).
[CrossRef]

Shirakawa, A.

A. Shirakawa, I. Sakane, M. Takasaka, and T. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 74, 2268 (1999).
[CrossRef]

Spielmann, C.

Squier, J. A.

D. N. Fittinghoff, A. C. Millard, J. A. Squier, and M. Müller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 479 (1999).
[CrossRef]

Steinmeyer, G.

Sutter, D. H.

Svelto, O.

Sweetser, J.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (1997).
[CrossRef]

Sweetser, J. N.

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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Szipöcs, R.

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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Takasaka, M.

A. Shirakawa, I. Sakane, M. Takasaka, and T. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 74, 2268 (1999).
[CrossRef]

Trebino, R.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Tschudi, T.

U. Morgner, F. X. Kärtner, S. H. Cho, Y. Chen, H. A. Haus, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 411, 920 (1999).

D. H. Sutter, G. Steinmeyer, L. Gallmann, N. Matuschek, F. Morier-Genoud, U. Keller, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 631 (1999).
[CrossRef]

Wei, Z.

A. Baltuska, Z. Wei, M. S. Pshenichnikov, D. A. Wiersma, and R. Szipöcs, Appl. Phys. B 65, 175 (1997).
[CrossRef]

Wiersma, D. A.

A. Baltuska, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, IEEE J. Quantum Electron. 35, 459 (1999).
[CrossRef]

A. Baltuska, Z. Wei, M. S. Pshenichnikov, D. A. Wiersma, and R. Szipöcs, Appl. Phys. B 65, 175 (1997).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

A. Baltuska, Z. Wei, M. S. Pshenichnikov, D. A. Wiersma, and R. Szipöcs, Appl. Phys. B 65, 175 (1997).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

A. Shirakawa, I. Sakane, M. Takasaka, and T. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 74, 2268 (1999).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (3)

A. Baltuska, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, IEEE J. Quantum Electron. 35, 459 (1999).
[CrossRef]

D. N. Fittinghoff, A. C. Millard, J. A. Squier, and M. Müller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 479 (1999).
[CrossRef]

N. Matuschek, F. X. Kärtner, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 35, 129 (1999).
[CrossRef]

IEEE Sel. Top. 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 Sel. Top. Quantum Electron. 2, 575 (1996).
[CrossRef]

Opt. Lett. (5)

Rev. Sci. Instrum. (1)

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. Richman, Rev. Sci. Instrum. 68, 1 (1997).
[CrossRef]

Other (1)

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, in Handbook of Nonlinear Optical Crystals, A. E. Siegman, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1997), p. 24.

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Collinear type II SHG FROG setup: BS’s, beam splitters; PR, periscope for polarization rotation; HA, periscope for height adjustment; FM, focusing mirror (25.6-cm radius of curvature); SHG, nonlinear crystal (10µm-thick type II ADP); OMA, optical multichannel analyzer. Filled circles and arrows on the beam path display the polarization state of the beam. The black filled shapes represent silver-coated mirrors.

Fig. 2
Fig. 2

Measured and reconstructed FROG trace (logarithmic contour spacing, lowest contour at 0.6% of peak). For display purposes, residual fringes in the measured FROG trace have been removed by Fourier filtering. They are not strong enough to affect the reconstruction of the pulse.

Fig. 3
Fig. 3

Reconstructed temporal intensity profile with a full width at half-maximum of 9 fs (left), spectrum (right, solid curve), and spectral phase (right, dashed curve). Additionally, the independently measured spectrum is plotted at the right (dashed-dotted curve). Intensity and phase are scaled on the left and right vertical axes, respectively.

Fig. 4
Fig. 4

Measured frequency marginal (filled circles, dashed curve) and autoconvolution of the separately recorded fundamental spectrum (solid curve).

Fig. 5
Fig. 5

Comparison of the independently measured IAC (circles) with the IAC calculated from the reconstructed spectrum and phase (solid curve).

Metrics