Abstract

A scheme for active phase stabilization and absolute positioning in Fourier-transform two-dimensional (2D) IR spectroscopy is presented. The position accuracy is better than 20nmrms corresponding to λ250 at 5μm, which significantly improves the quality of Fourier-transform 2D IR spectra. Phase stabilization is added to a standard photon echo setup in a way that does not impair the flexibility of the experiment and the control over IR pulse parameters.

© 2005 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. Woutersen and P. Hamm, J. Phys. Condens. Matter 14, R1035 (2002).
    [CrossRef]
  2. P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, J. Phys. Chem. B 102, 6123 (1998).
    [CrossRef]
  3. M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 8219 (2000).
    [CrossRef]
  4. M. Khalil, N. Demirdven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).
    [CrossRef]
  5. C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. K. A. Merchant, D. E. Thompson, and M. D. Fayer, Phys. Rev. Lett. 86, 3899 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. S. Yeremenko, M. S. Pschenichnikov, and D. A. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 369, 107 (2003).
    [CrossRef]
  8. M. L. Cowan, J. P. Ogilvie, and R. J.D. Miller, Chem. Phys. Lett. 386, 184 (2004).
    [CrossRef]
  9. M. T. Zanni, N. H. Ge, Y. S. Kim, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11265 (2001).
    [CrossRef]
  10. J. D. Hybl, A. W. Albrecht, S. M.G. Faeder, and D. M. Jonas, Chem. Phys. Lett. 297, 307 (1998).
    [CrossRef]
  11. M. Pshenichnikov, W. de Boeij, and D. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 76, 4701 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. W. de Boeij, M. Pshenichnikov, and D. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 238, 1 (1995).
    [CrossRef]
  13. V. Cervetto, J. Helbing, J. Bredenbeck, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 121, 5935 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. C. Rödig and F. Siebert, Appl. Spectrosc. 53, 893 (1999).
    [CrossRef]
  15. G. D. Goodno, G. Dadusc, and R. J.D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1791 (1998).
    [CrossRef]
  16. V. Astinov, K. J. Kubarych, C. J. Milne, and R. J.D. Miller, Opt. Lett. 25, 853 (2000).
    [CrossRef]
  17. T. Hornung, J. Vaughan, T. Feurer, and K. Nelson, Opt. Lett. 29, 2052 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. M. M. Salour, Rev. Mod. Phys. 50, 667 (1978).
    [CrossRef]
  19. N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
    [CrossRef]
  20. W. Warren and A. Zewail, J. Chem. Phys. 78, 2279 (1983).
    [CrossRef]
  21. P. F. Tian, D. Keusters, Y. Suzaki, and W. S. Warren, Science 300, 1553 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  22. P. Hamm, R. A. Kaindl, and J. Stenger, Opt. Lett. 25, 1798 (2000).
    [CrossRef]
  23. N. Belabas and M. Joffre, Opt. Lett. 27, 2043 (2002).
    [CrossRef]
  24. P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, Phys. Rev. Lett. 81, 5326 (1998).
    [CrossRef]

2004 (3)

M. L. Cowan, J. P. Ogilvie, and R. J.D. Miller, Chem. Phys. Lett. 386, 184 (2004).
[CrossRef]

V. Cervetto, J. Helbing, J. Bredenbeck, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 121, 5935 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

T. Hornung, J. Vaughan, T. Feurer, and K. Nelson, Opt. Lett. 29, 2052 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2003 (4)

S. Yeremenko, M. S. Pschenichnikov, and D. A. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 369, 107 (2003).
[CrossRef]

M. Khalil, N. Demirdven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).
[CrossRef]

C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

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

2002 (2)

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

S. Woutersen and P. Hamm, J. Phys. Condens. Matter 14, R1035 (2002).
[CrossRef]

2001 (2)

K. A. Merchant, D. E. Thompson, and M. D. Fayer, Phys. Rev. Lett. 86, 3899 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

M. T. Zanni, N. H. Ge, Y. S. Kim, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11265 (2001).
[CrossRef]

2000 (3)

1999 (1)

1998 (4)

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

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

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, J. Phys. Chem. B 102, 6123 (1998).
[CrossRef]

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, Phys. Rev. Lett. 81, 5326 (1998).
[CrossRef]

1996 (1)

M. Pshenichnikov, W. de Boeij, and D. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 76, 4701 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

1995 (1)

W. de Boeij, M. Pshenichnikov, and D. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 238, 1 (1995).
[CrossRef]

1991 (1)

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

1983 (1)

W. Warren and A. Zewail, J. Chem. Phys. 78, 2279 (1983).
[CrossRef]

1978 (1)

M. M. Salour, Rev. Mod. Phys. 50, 667 (1978).
[CrossRef]

Albrecht, A. W.

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

Asplund, M. C.

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 8219 (2000).
[CrossRef]

Astinov, V.

Belabas, N.

Bredenbeck, J.

V. Cervetto, J. Helbing, J. Bredenbeck, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 121, 5935 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Carlson, R. J.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Cervetto, V.

V. Cervetto, J. Helbing, J. Bredenbeck, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 121, 5935 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Cina, J.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Cowan, M. L.

M. L. Cowan, J. P. Ogilvie, and R. J.D. Miller, Chem. Phys. Lett. 386, 184 (2004).
[CrossRef]

Dadusc, G.

de Boeij, W.

M. Pshenichnikov, W. de Boeij, and D. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 76, 4701 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

W. de Boeij, M. Pshenichnikov, and D. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 238, 1 (1995).
[CrossRef]

Demirdven, N.

M. Khalil, N. Demirdven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).
[CrossRef]

Du, M.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Eaves, J. D.

C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Faeder, S. M.G.

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

Fayer, M. D.

K. A. Merchant, D. E. Thompson, and M. D. Fayer, Phys. Rev. Lett. 86, 3899 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Fecko, C. J.

C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Feurer, T.

Fleming, G.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Ge, N. H.

M. T. Zanni, N. H. Ge, Y. S. Kim, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11265 (2001).
[CrossRef]

Geissler, P. L.

C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Goodno, G. D.

Hamm, P.

V. Cervetto, J. Helbing, J. Bredenbeck, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 121, 5935 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

S. Woutersen and P. Hamm, J. Phys. Condens. Matter 14, R1035 (2002).
[CrossRef]

P. Hamm, R. A. Kaindl, and J. Stenger, Opt. Lett. 25, 1798 (2000).
[CrossRef]

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, Phys. Rev. Lett. 81, 5326 (1998).
[CrossRef]

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, J. Phys. Chem. B 102, 6123 (1998).
[CrossRef]

Helbing, J.

V. Cervetto, J. Helbing, J. Bredenbeck, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 121, 5935 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Hochstrasser, R. M.

M. T. Zanni, N. H. Ge, Y. S. Kim, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11265 (2001).
[CrossRef]

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 8219 (2000).
[CrossRef]

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, J. Phys. Chem. B 102, 6123 (1998).
[CrossRef]

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, Phys. Rev. Lett. 81, 5326 (1998).
[CrossRef]

Hornung, T.

Hybl, J. D.

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

Joffre, M.

Jonas, D. M.

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

Kaindl, R. A.

Keusters, D.

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

Khalil, M.

M. Khalil, N. Demirdven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).
[CrossRef]

Kim, Y. S.

M. T. Zanni, N. H. Ge, Y. S. Kim, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11265 (2001).
[CrossRef]

Kubarych, K. J.

Lim, M.

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, J. Phys. Chem. B 102, 6123 (1998).
[CrossRef]

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, Phys. Rev. Lett. 81, 5326 (1998).
[CrossRef]

Loparo, J. J.

C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Matro, A.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Merchant, K. A.

K. A. Merchant, D. E. Thompson, and M. D. Fayer, Phys. Rev. Lett. 86, 3899 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Miller, R. J.D.

Milne, C. J.

Nelson, K.

Ogilvie, J. P.

M. L. Cowan, J. P. Ogilvie, and R. J.D. Miller, Chem. Phys. Lett. 386, 184 (2004).
[CrossRef]

Pschenichnikov, M. S.

S. Yeremenko, M. S. Pschenichnikov, and D. A. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 369, 107 (2003).
[CrossRef]

Pshenichnikov, M.

M. Pshenichnikov, W. de Boeij, and D. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 76, 4701 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

W. de Boeij, M. Pshenichnikov, and D. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 238, 1 (1995).
[CrossRef]

Rice, S.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Rödig, C.

Romero-Rochin, V.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Ruggiero, A. J.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Salour, M. M.

M. M. Salour, Rev. Mod. Phys. 50, 667 (1978).
[CrossRef]

Scherer, N. F.

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

Siebert, F.

Stenger, J.

Suzaki, Y.

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

Thompson, D. E.

K. A. Merchant, D. E. Thompson, and M. D. Fayer, Phys. Rev. Lett. 86, 3899 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Tian, P. F.

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

Tokmakoff, A.

C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

M. Khalil, N. Demirdven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).
[CrossRef]

Vaughan, J.

Warren, W.

W. Warren and A. Zewail, J. Chem. Phys. 78, 2279 (1983).
[CrossRef]

Warren, W. S.

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

Wiersma, D.

M. Pshenichnikov, W. de Boeij, and D. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 76, 4701 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

W. de Boeij, M. Pshenichnikov, and D. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 238, 1 (1995).
[CrossRef]

Wiersma, D. A.

S. Yeremenko, M. S. Pschenichnikov, and D. A. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 369, 107 (2003).
[CrossRef]

Woutersen, S.

S. Woutersen and P. Hamm, J. Phys. Condens. Matter 14, R1035 (2002).
[CrossRef]

Yeremenko, S.

S. Yeremenko, M. S. Pschenichnikov, and D. A. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 369, 107 (2003).
[CrossRef]

Zanni, M. T.

M. T. Zanni, N. H. Ge, Y. S. Kim, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11265 (2001).
[CrossRef]

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 8219 (2000).
[CrossRef]

Zewail, A.

W. Warren and A. Zewail, J. Chem. Phys. 78, 2279 (1983).
[CrossRef]

Appl. Spectrosc. (1)

Chem. Phys. Lett. (4)

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

W. de Boeij, M. Pshenichnikov, and D. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 238, 1 (1995).
[CrossRef]

S. Yeremenko, M. S. Pschenichnikov, and D. A. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 369, 107 (2003).
[CrossRef]

M. L. Cowan, J. P. Ogilvie, and R. J.D. Miller, Chem. Phys. Lett. 386, 184 (2004).
[CrossRef]

J. Chem. Phys. (3)

V. Cervetto, J. Helbing, J. Bredenbeck, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 121, 5935 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

N. F. Scherer, R. J. Carlson, A. Matro, M. Du, A. J. Ruggiero, V. Romero-Rochin, J. Cina, G. Fleming, and S. Rice, J. Chem. Phys. 95, 1487 (1991).
[CrossRef]

W. Warren and A. Zewail, J. Chem. Phys. 78, 2279 (1983).
[CrossRef]

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

J. Phys. Chem. B (1)

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, J. Phys. Chem. B 102, 6123 (1998).
[CrossRef]

J. Phys. Condens. Matter (1)

S. Woutersen and P. Hamm, J. Phys. Condens. Matter 14, R1035 (2002).
[CrossRef]

Opt. Lett. (4)

Phys. Rev. Lett. (4)

P. Hamm, M. Lim, and R. M. Hochstrasser, Phys. Rev. Lett. 81, 5326 (1998).
[CrossRef]

M. Pshenichnikov, W. de Boeij, and D. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 76, 4701 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

K. A. Merchant, D. E. Thompson, and M. D. Fayer, Phys. Rev. Lett. 86, 3899 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

M. Khalil, N. Demirdven, and A. Tokmakoff, Phys. Rev. Lett. 90, 047401 (2003).
[CrossRef]

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (2)

M. C. Asplund, M. T. Zanni, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 8219 (2000).
[CrossRef]

M. T. Zanni, N. H. Ge, Y. S. Kim, and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 11265 (2001).
[CrossRef]

Rev. Mod. Phys. (1)

M. M. Salour, Rev. Mod. Phys. 50, 667 (1978).
[CrossRef]

Science (2)

C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

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

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

(a) Experimental setup. G1–G3, germanium Brewster plates; BS1–BS3, dual-wavelength-coated BaF beam splitters; PZ1–PZ2, piezo-mounted mirrors; LO, local oscillator. (b) Interference fringes between pulses 1 and 2 and between pulses 3 and 4 and a schematic of the control electronics driving the piezoactuators. Inset, error signal as a function of the displacement from the set point.

Fig. 2
Fig. 2

Heterodyned third-order field of the antisymmetric stretch vibration of N 3 in D 2 O (a) with and (b) without active phase stabilization (rephasing configuration). (c), (d) Corresponding 2D absolute-value Fourier transform spectra.

Metrics