Abstract

We excite ZnO samples with two-cycle optical pulses directly from a mode-locked oscillator with average powers of several tens of milliwatts. The emitted light reveals peaks at the carrier-envelope offset frequency fϕ and at 2fϕ in the radio-frequency spectra. These peaks can still be detected in layers as thin as 350 nm—a step toward determining the carrier-envelope offset phase itself.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
    [CrossRef]
  4. U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
    [CrossRef]
  6. G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
    [CrossRef]
  8. O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
    [CrossRef]
  9. 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 (1999).
    [CrossRef]
  10. M. U. Wehner, M. H. Ulm, and M. Wegener, Opt. Lett. 22, 1455 (1997).
    [CrossRef]
  11. O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
    [CrossRef]
  12. With additional experiments we have carefully checked that the 2fϕ peak is not due to nonlinearities of the photomultiplier.
  13. X. W. Sun and H. S. Hwok, J. Appl. Phys. 86, 408 (1999).
    [CrossRef]

2002 (2)

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
[CrossRef]

2001 (4)

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[CrossRef]

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
[CrossRef]

2000 (2)

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (3)

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (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 (1999).
[CrossRef]

X. W. Sun and H. S. Hwok, J. Appl. Phys. 86, 408 (1999).
[CrossRef]

1997 (1)

Angelow, G.

Apolonski, A.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Baltuška, A.

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef]

Chen, Y.

Cho, S. H.

Cundiff, S. T.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

De Silvestri, S.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Diddams, S. A.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Dunlop, A. E.

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
[CrossRef]

Ell, R.

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Fuji, T.

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef]

Fujimoto, J. G.

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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 (1999).
[CrossRef]

Grasbon, F.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Hall, J. L.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Hänsch, T. W.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Harris, S. E.

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[CrossRef]

Haus, H. A.

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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 (1999).
[CrossRef]

Holzwarth, R.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Hwok, H. S.

X. W. Sun and H. S. Hwok, J. Appl. Phys. 86, 408 (1999).
[CrossRef]

Ippen, E. P.

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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 (1999).
[CrossRef]

Jones, D. J.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Kärtner, F. X.

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
[CrossRef]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
[CrossRef]

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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 (1999).
[CrossRef]

Keller, U.

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
[CrossRef]

Kobayashi, T.

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef]

Krausz, F.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Metzler, G.

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Morgner, U.

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
[CrossRef]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
[CrossRef]

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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 (1999).
[CrossRef]

Mücke, O. D.

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
[CrossRef]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
[CrossRef]

Nisoli, M.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Paulus, G. G.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Poppe, A.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Priori, E.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Ranka, J. K.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Scheuer, V.

Schibli, T. R.

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Sokolov, A. V.

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[CrossRef]

Spielmann, Ch.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Stagira, S.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Steinmeyer, G.

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
[CrossRef]

Stenger, J.

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
[CrossRef]

Stentz, A.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Sun, X. W.

X. W. Sun and H. S. Hwok, J. Appl. Phys. 86, 408 (1999).
[CrossRef]

Sutter, D. H.

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
[CrossRef]

Telle, H. R.

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
[CrossRef]

Tempea, G.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Tritschler, T.

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
[CrossRef]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
[CrossRef]

Tschudi, T.

Udem, Th.

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Ulm, M. H.

Villoresi, P.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Walker, D. R.

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[CrossRef]

Walther, H.

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Wegener, M.

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
[CrossRef]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
[CrossRef]

M. U. Wehner, M. H. Ulm, and M. Wegener, Opt. Lett. 22, 1455 (1997).
[CrossRef]

Wehner, M. U.

Windeler, R. S.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Yavuz, D. D.

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[CrossRef]

Yin, G. Y.

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

H. R. Telle, G. Steinmeyer, A. E. Dunlop, J. Stenger, D. H. Sutter, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 327 (1999).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

X. W. Sun and H. S. Hwok, J. Appl. Phys. 86, 408 (1999).
[CrossRef]

Nature (1)

G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. De Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. Lett. (6)

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
[CrossRef]

U. Morgner, R. Ell, G. Metzler, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, J. G. Fujimoto, H. A. Haus, and E. P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[CrossRef]

A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 85, 740 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef]

O. D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, and F. X. Kärtner, Phys. Rev. Lett. 89, 127401 (2002).
[CrossRef]

Science (1)

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

With additional experiments we have carefully checked that the 2fϕ peak is not due to nonlinearities of the photomultiplier.

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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

Spectra of light emitted by the 100µm-thick ZnO single crystal into the forward direction versus time delay τ of the Michelson interferometer, Ec. (a) I=0.15×I0, (b) I=2.04×I0, and (c) same as (b) but with different saturation of the gray scale. The light intensities decay near the ZnO bandgap of Eg=3.3 eV. The white curve in (b) labeled IAC is the interferometric autocorrelation measured independently with a β-barium borate crystal, and the black curve in (c) is a cut through the ZnO data at the 395-nm wavelength (indicated by the arrow). The optical spectra of the 350-nm-thin ZnO epitaxial layer are similar.

Fig. 2
Fig. 2

rf spectra with 10-kHz resolution and video bandwidth, τ=0 fs. (a) 100µm-thick ZnO single crystal corresponding to Fig. 1; 455–480-nm optical filter. (b) 350-nm-thin ZnO epitaxial layer; 455–500-nm optical filter. The peaks at repetition frequency fr, carrier-envelope offset frequency fϕ, its second harmonic 2fϕ and mixing products fr-fϕ and fr-2fϕ are labeled. The black and gray data correspond to slightly different swivel mirror positions. When intracavity prism material CaF2 is removed, the fϕ and 2fϕ (fr-fϕ and fr-2fϕ) peaks shift to the left (right).

Metrics