Abstract

We have developed a two-dimensional (2D) Fourier-transform femtosecond spectroscopy technique for the visible spectral region. Three-pulse photon echo signals are generated in a phase-matched noncollinear four-wave mixing box geometry that employs a 3-kHz repetition-rate laser system and optical parametric amplification. Nonlinear signals are fully characterized in amplitude and phase by spectral interferometry. Unlike for previous setups, we achieve long-term phase stability by employing diffractive optics and interferometric accuracy of excitation-pulse time delays by using movable glass wedges. As an example of this technique, 2D correlation and relaxation spectra at 600 nm are shown for a solution of Nile Blue dye in acetonitrile.

© 2004 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. Mukamel, Annu. Rev. Phys. Chem. 51, 691 (2000).
  2. D. M. Jonas, Annu. Rev. Phys. Chem. 54, 425 (2003).
  3. M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8219 (2000).
  4. L. Lepetit and M. Joffre, Opt. Lett. 21, 564 (1996).
  5. N. Belabas and M. Joffre, Opt. Lett. 27, 2043 (2002).
  6. O. Golonzka, M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 86, 2154 (2001).
  7. M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).
  8. J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M. G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).
  9. J. D. Hybl, A. A. Ferro, and D. M. Jonas, J. Chem. Phys. 115, 6606 (2001).
  10. P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).
  11. A. A. Maznev, K. A. Nelson, and T. A. Rogers, Opt. Lett. 23, 1319 (1998).
  12. G. D. Goodno, G. Dadusc, and R. J. D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1791 (1998).
  13. Q. H. Xu, Y. Z. Ma, I. V. Stiopkin, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 116, 9333 (2002).
  14. L. Lepetit, G. Cheriaux, and M. Joffre, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2467 (1995).
  15. J. P. Likforman, M. Joffre, and V. Thierry-Mieg, Opt. Lett. 22, 1104 (1997).
  16. M. F. Emde, W. P. deBoeij, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, Opt. Lett. 22, 1338 (1997).
  17. S. M. Gallagher, A. W. Albrecht, T. D. Hybl, B. L. Landin, B. Rajaram, and D. M. Jonas, J. Opt. Soc. Am. B 15, 2338 (1998).
  18. C. Dorrer, N. Belabas, J. P. Likforman, and M. Joffre, J. Opt. Soc. Am. B 17, 1795 (2000).
  19. R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).
  20. S. Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford U. Press, New York, 1995).
  21. D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).
  22. K. Ohta, D. S. Larsen, M. Yang, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8020 (2001).

2003

D. M. Jonas, Annu. Rev. Phys. Chem. 54, 425 (2003).

M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).

P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).

2002

Q. H. Xu, Y. Z. Ma, I. V. Stiopkin, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 116, 9333 (2002).

N. Belabas and M. Joffre, Opt. Lett. 27, 2043 (2002).

2001

J. D. Hybl, A. A. Ferro, and D. M. Jonas, J. Chem. Phys. 115, 6606 (2001).

D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).

K. Ohta, D. S. Larsen, M. Yang, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8020 (2001).

O. Golonzka, M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 86, 2154 (2001).

2000

S. Mukamel, Annu. Rev. Phys. Chem. 51, 691 (2000).

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8219 (2000).

C. Dorrer, N. Belabas, J. P. Likforman, and M. Joffre, J. Opt. Soc. Am. B 17, 1795 (2000).

1998

A. A. Maznev, K. A. Nelson, and T. A. Rogers, Opt. Lett. 23, 1319 (1998).

G. D. Goodno, G. Dadusc, and R. J. D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1791 (1998).

J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M. G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).

S. M. Gallagher, A. W. Albrecht, T. D. Hybl, B. L. Landin, B. Rajaram, and D. M. Jonas, J. Opt. Soc. Am. B 15, 2338 (1998).

1997

J. P. Likforman, M. Joffre, and V. Thierry-Mieg, Opt. Lett. 22, 1104 (1997).

M. F. Emde, W. P. deBoeij, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, Opt. Lett. 22, 1338 (1997).

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

1996

1995

S. Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford U. Press, New York, 1995).

L. Lepetit, G. Cheriaux, and M. Joffre, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2467 (1995).

Albrecht, A. W.

S. M. Gallagher, A. W. Albrecht, T. D. Hybl, B. L. Landin, B. Rajaram, and D. M. Jonas, J. Opt. Soc. Am. B 15, 2338 (1998).

J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M. G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).

Asplund, M. C.

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8219 (2000).

Belabas, N.

Cheriaux, G.

L. Lepetit, G. Cheriaux, and M. Joffre, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2467 (1995).

Cyrier, M.

D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).

Dadusc, G.

G. D. Goodno, G. Dadusc, and R. J. D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1791 (1998).

deBoeij, W. P.

DeLong, K. W.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Demirdoven, N.

M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).

O. Golonzka, M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 86, 2154 (2001).

Dorrer, C.

Emde, M. F.

Faeder, S. M. G.

J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M. G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).

Ferro, A. A.

J. D. Hybl, A. A. Ferro, and D. M. Jonas, J. Chem. Phys. 115, 6606 (2001).

Fittinghoff, D. N.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Fleming, G. R.

Q. H. Xu, Y. Z. Ma, I. V. Stiopkin, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 116, 9333 (2002).

D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).

K. Ohta, D. S. Larsen, M. Yang, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8020 (2001).

Gallagher, S. M.

Golonzka, O.

O. Golonzka, M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 86, 2154 (2001).

Goodno, G. D.

G. D. Goodno, G. Dadusc, and R. J. D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1791 (1998).

Hochstrasser, R. M.

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8219 (2000).

Hybl, J. D.

J. D. Hybl, A. A. Ferro, and D. M. Jonas, J. Chem. Phys. 115, 6606 (2001).

J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M. G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).

Hybl, T. D.

Joffre, M.

Jonas, D. M.

D. M. Jonas, Annu. Rev. Phys. Chem. 54, 425 (2003).

J. D. Hybl, A. A. Ferro, and D. M. Jonas, J. Chem. Phys. 115, 6606 (2001).

S. M. Gallagher, A. W. Albrecht, T. D. Hybl, B. L. Landin, B. Rajaram, and D. M. Jonas, J. Opt. Soc. Am. B 15, 2338 (1998).

J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M. G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).

Kane, D. J.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Keusters, D.

P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).

Khalil, M.

M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).

O. Golonzka, M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 86, 2154 (2001).

Krumbugel, M. A.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Landin, B. L.

Larsen, D. S.

D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).

K. Ohta, D. S. Larsen, M. Yang, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8020 (2001).

Lepetit, L.

L. Lepetit and M. Joffre, Opt. Lett. 21, 564 (1996).

L. Lepetit, G. Cheriaux, and M. Joffre, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2467 (1995).

Likforman, J. P.

Ma, Y. Z.

Q. H. Xu, Y. Z. Ma, I. V. Stiopkin, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 116, 9333 (2002).

Maznev, A. A.

Miller, R. J. D.

G. D. Goodno, G. Dadusc, and R. J. D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1791 (1998).

Mukamel, S.

S. Mukamel, Annu. Rev. Phys. Chem. 51, 691 (2000).

S. Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford U. Press, New York, 1995).

Nelson, K. A.

Ohta, K.

K. Ohta, D. S. Larsen, M. Yang, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8020 (2001).

D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).

Pshenichnikov, M. S.

Rajaram, B.

Richman, B. A.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Rogers, T. A.

Stiopkin, I. V.

Q. H. Xu, Y. Z. Ma, I. V. Stiopkin, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 116, 9333 (2002).

Suzaki, Y.

P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).

Sweetser, J. N.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Thierry-Mieg, V.

Tian, P. F.

P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).

Tokmakoff, A.

M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).

O. Golonzka, M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 86, 2154 (2001).

Trebino, R.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Warren, W. S.

P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).

Wiersma, D. A.

Xu, Q. H.

Q. H. Xu, Y. Z. Ma, I. V. Stiopkin, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 116, 9333 (2002).

D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).

Yang, M.

K. Ohta, D. S. Larsen, M. Yang, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8020 (2001).

Zanni, M. T.

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8219 (2000).

Annu. Rev. Phys. Chem.

S. Mukamel, Annu. Rev. Phys. Chem. 51, 691 (2000).

D. M. Jonas, Annu. Rev. Phys. Chem. 54, 425 (2003).

Chem. Phys. Lett.

J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M. G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).

J. Chem. Phys.

J. D. Hybl, A. A. Ferro, and D. M. Jonas, J. Chem. Phys. 115, 6606 (2001).

D. S. Larsen, K. Ohta, Q. H. Xu, M. Cyrier, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8008 (2001).

K. Ohta, D. S. Larsen, M. Yang, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 114, 8020 (2001).

Q. H. Xu, Y. Z. Ma, I. V. Stiopkin, and G. R. Fleming, J. Chem. Phys. 116, 9333 (2002).

J. Opt. Soc. Am. B

L. Lepetit, G. Cheriaux, and M. Joffre, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2467 (1995).

G. D. Goodno, G. Dadusc, and R. J. D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1791 (1998).

J. Opt. Soc. Am. B

Opt. Lett.

Phys. Rev. Lett.

O. Golonzka, M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 86, 2154 (2001).

M. Khalil, N. Demirdoven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8219 (2000).

Rev. Sci. Instrum.

R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbugel, B. A. Richman, and D. J. Kane, Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997).

Science

P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).

Other

S. Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford U. Press, New York, 1995).

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.


Metrics