Abstract

We show that the angle–wavelength spectra of light filaments excited by ultrashort pulses experience a transition from X- to O-like structures when their carrier wavelengths are switched from normal to anomalous dispersion. Calculations confirm that the O-shaped conical emission follows the elliptic geometry of the nonlinear Schrödinger equation with anomalous dispersion.

© 2005 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. T. J. Nibbering, P. F. Curley, G. Grillon, B. Prade, M. Franco, F. Salin, and A. Mysyrowicz, Opt. Lett. 21, 62 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. A. Brodeur, F. A. Ilkov, and S. L. Chin, Opt. Commun. 129, 193 (1996).
    [CrossRef]
  3. B. D. Paul, M. L. Dowell, A. Gallagher, and J. Cooper, Phys. Rev. A 59, 4784 (1999).
    [CrossRef]
  4. L. W. Liou, X. D. Cao, C. J. McKinstrie, and G. P. Agrawal, Phys. Rev. A 46, 4202 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. G. G. Luther, A. C. Newell, J. V. Moloney, and E. M. Wright, Opt. Lett. 19, 789 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. E. J. Fonseca, S. B. Cavalcanti, and J. M. Hickmann, Opt. Commun. 169, 199 (1999).
    [CrossRef]
  7. D. Strickland and P. Corkum, J. Opt. Soc. Am. B 11, 492 (1994).
    [CrossRef]
  8. D. Mikalauskas, A. Dubietis, and R. Danielius, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 75, 899 (2002).
    [CrossRef]
  9. A. Dubietis, G. Tamošauskas, I. Diomin, and A. Varanavi?ius, Opt. Lett. 28, 1269 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. D. Faccio, P. Di Trapani, S. Minardi, A. Bramati, F. Bragheri, C. Liberale, V. Degiorgio, A. Dubietis, and A. Matijosius, J. Opt. Soc. Am. B 22, 862 (2005).
    [CrossRef]
  11. M. A. Porras, A. Parola, and P. Di Trapani, J. Opt. Soc. Am. B 22, 1406 (2005).
    [CrossRef]
  12. P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
    [CrossRef]
  13. D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
    [CrossRef]
  14. D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.
  15. A. G. Van Engen, S. A. Diddams, and T. S. Clement, Appl. Opt. 37, 5679 (1998).
    [CrossRef]
  16. L. Kou, D. Labrie, and P. Chylek, Appl. Opt. 32, 3531 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. H. Buiteveld, J. M. H. Hakvoort, and M. Donze, in Proc. SPIE 2258, 174 (1994).
    [CrossRef]
  18. M. A. Porras and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 69, 066606 (2004).
    [CrossRef]

2005 (3)

2004 (1)

M. A. Porras and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 69, 066606 (2004).
[CrossRef]

2003 (2)

A. Dubietis, G. Tamošauskas, I. Diomin, and A. Varanavi?ius, Opt. Lett. 28, 1269 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

D. Mikalauskas, A. Dubietis, and R. Danielius, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 75, 899 (2002).
[CrossRef]

1999 (2)

E. J. Fonseca, S. B. Cavalcanti, and J. M. Hickmann, Opt. Commun. 169, 199 (1999).
[CrossRef]

B. D. Paul, M. L. Dowell, A. Gallagher, and J. Cooper, Phys. Rev. A 59, 4784 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

1996 (2)

1994 (3)

1993 (1)

1992 (1)

L. W. Liou, X. D. Cao, C. J. McKinstrie, and G. P. Agrawal, Phys. Rev. A 46, 4202 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Agrawal, G. P.

L. W. Liou, X. D. Cao, C. J. McKinstrie, and G. P. Agrawal, Phys. Rev. A 46, 4202 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Bragheri, F.

D. Faccio, P. Di Trapani, S. Minardi, A. Bramati, F. Bragheri, C. Liberale, V. Degiorgio, A. Dubietis, and A. Matijosius, J. Opt. Soc. Am. B 22, 862 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Bramati, A.

Brodeur, A.

A. Brodeur, F. A. Ilkov, and S. L. Chin, Opt. Commun. 129, 193 (1996).
[CrossRef]

Buiteveld, H.

H. Buiteveld, J. M. H. Hakvoort, and M. Donze, in Proc. SPIE 2258, 174 (1994).
[CrossRef]

Cao, X. D.

L. W. Liou, X. D. Cao, C. J. McKinstrie, and G. P. Agrawal, Phys. Rev. A 46, 4202 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Cavalcanti, S. B.

E. J. Fonseca, S. B. Cavalcanti, and J. M. Hickmann, Opt. Commun. 169, 199 (1999).
[CrossRef]

Chin, S. L.

A. Brodeur, F. A. Ilkov, and S. L. Chin, Opt. Commun. 129, 193 (1996).
[CrossRef]

Chylek, P.

Clement, T. S.

Conti, C.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

Cooper, J.

B. D. Paul, M. L. Dowell, A. Gallagher, and J. Cooper, Phys. Rev. A 59, 4784 (1999).
[CrossRef]

Corkum, P.

Couairon, A.

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Curley, P. F.

Danielius, R.

D. Mikalauskas, A. Dubietis, and R. Danielius, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 75, 899 (2002).
[CrossRef]

Degiorgio, V.

Di Trapani, P.

M. A. Porras, A. Parola, and P. Di Trapani, J. Opt. Soc. Am. B 22, 1406 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, P. Di Trapani, S. Minardi, A. Bramati, F. Bragheri, C. Liberale, V. Degiorgio, A. Dubietis, and A. Matijosius, J. Opt. Soc. Am. B 22, 862 (2005).
[CrossRef]

M. A. Porras and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 69, 066606 (2004).
[CrossRef]

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Diddams, S. A.

Diomin, I.

Donze, M.

H. Buiteveld, J. M. H. Hakvoort, and M. Donze, in Proc. SPIE 2258, 174 (1994).
[CrossRef]

Dowell, M. L.

B. D. Paul, M. L. Dowell, A. Gallagher, and J. Cooper, Phys. Rev. A 59, 4784 (1999).
[CrossRef]

Dubietis, A.

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, P. Di Trapani, S. Minardi, A. Bramati, F. Bragheri, C. Liberale, V. Degiorgio, A. Dubietis, and A. Matijosius, J. Opt. Soc. Am. B 22, 862 (2005).
[CrossRef]

A. Dubietis, G. Tamošauskas, I. Diomin, and A. Varanavi?ius, Opt. Lett. 28, 1269 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. Mikalauskas, A. Dubietis, and R. Danielius, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 75, 899 (2002).
[CrossRef]

D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Faccio, D.

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, P. Di Trapani, S. Minardi, A. Bramati, F. Bragheri, C. Liberale, V. Degiorgio, A. Dubietis, and A. Matijosius, J. Opt. Soc. Am. B 22, 862 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Fonseca, E. J.

E. J. Fonseca, S. B. Cavalcanti, and J. M. Hickmann, Opt. Commun. 169, 199 (1999).
[CrossRef]

Franco, M.

Gaizauskas, E.

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

Gallagher, A.

B. D. Paul, M. L. Dowell, A. Gallagher, and J. Cooper, Phys. Rev. A 59, 4784 (1999).
[CrossRef]

Grillon, G.

Hakvoort, J. M. H.

H. Buiteveld, J. M. H. Hakvoort, and M. Donze, in Proc. SPIE 2258, 174 (1994).
[CrossRef]

Hickmann, J. M.

E. J. Fonseca, S. B. Cavalcanti, and J. M. Hickmann, Opt. Commun. 169, 199 (1999).
[CrossRef]

Ilkov, F. A.

A. Brodeur, F. A. Ilkov, and S. L. Chin, Opt. Commun. 129, 193 (1996).
[CrossRef]

Jedrkiewicz, O.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

Kou, L.

Labrie, D.

Liberale, C.

Liou, L. W.

L. W. Liou, X. D. Cao, C. J. McKinstrie, and G. P. Agrawal, Phys. Rev. A 46, 4202 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Luther, G. G.

Matijosius, A.

D. Faccio, P. Di Trapani, S. Minardi, A. Bramati, F. Bragheri, C. Liberale, V. Degiorgio, A. Dubietis, and A. Matijosius, J. Opt. Soc. Am. B 22, 862 (2005).
[CrossRef]

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

McKinstrie, C. J.

L. W. Liou, X. D. Cao, C. J. McKinstrie, and G. P. Agrawal, Phys. Rev. A 46, 4202 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Mikalauskas, D.

D. Mikalauskas, A. Dubietis, and R. Danielius, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 75, 899 (2002).
[CrossRef]

Minardi, S.

Moloney, J. V.

Mysyrowicz, A.

Newell, A. C.

Nibbering, E. T. J.

Parola, A.

Paul, B. D.

B. D. Paul, M. L. Dowell, A. Gallagher, and J. Cooper, Phys. Rev. A 59, 4784 (1999).
[CrossRef]

Piskarskas, A.

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

Piskarskas, R.

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

Porras, M. A.

M. A. Porras, A. Parola, and P. Di Trapani, J. Opt. Soc. Am. B 22, 1406 (2005).
[CrossRef]

M. A. Porras and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 69, 066606 (2004).
[CrossRef]

D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Prade, B.

Salin, F.

Strickland, D.

Tamošauskas, G.

Trillo, S.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

Trull, J.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

Valiulis, G.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

Van Engen, A. G.

Varanavicius, A.

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

A. Dubietis, G. Tamošauskas, I. Diomin, and A. Varanavi?ius, Opt. Lett. 28, 1269 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Wright, E. M.

Appl. Opt. (2)

Appl. Phys. B: Lasers Opt. (1)

D. Mikalauskas, A. Dubietis, and R. Danielius, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 75, 899 (2002).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (3)

Opt. Commun. (2)

E. J. Fonseca, S. B. Cavalcanti, and J. M. Hickmann, Opt. Commun. 169, 199 (1999).
[CrossRef]

A. Brodeur, F. A. Ilkov, and S. L. Chin, Opt. Commun. 129, 193 (1996).
[CrossRef]

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. A (2)

B. D. Paul, M. L. Dowell, A. Gallagher, and J. Cooper, Phys. Rev. A 59, 4784 (1999).
[CrossRef]

L. W. Liou, X. D. Cao, C. J. McKinstrie, and G. P. Agrawal, Phys. Rev. A 46, 4202 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Rev. E (2)

D. Faccio, A. Matijosius, A. Dubietis, R. Piskarskas, A. Varanavi?ius, E. Gaizauskas, A. Piskarskas, A. Couairon, and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 72, 037601 (2005).
[CrossRef]

M. A. Porras and P. Di Trapani, Phys. Rev. E 69, 066606 (2004).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093905 (2003).
[CrossRef]

Proc. SPIE (1)

H. Buiteveld, J. M. H. Hakvoort, and M. Donze, in Proc. SPIE 2258, 174 (1994).
[CrossRef]

Other (1)

D. Faccio, M. A. Porras, A. Dubietis, F. Bragheri, A. Couairon, and P. Di Trapani, “Conical emission, pulse splitting and X-wave parametric amplification in Kerr media,” submitted to Phys. Rev. Lett.

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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Group-velocity dispersion k 0 (dots and solid curve) and absorption coefficient α (dashed curve) of water.

Fig. 2
Fig. 2

Angle–wavelength spectra of self-focused 1 ps pulses (top) at 527 nm and 1.6 μ J , (bottom) at 1055 nm and 14.5 μ J carrier wavelength and input energy, respectively.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Vector diagram and (b) values of transverse K for FWM matching with anomalous dispersion.

Fig. 4
Fig. 4

Calculated K Ω spectra (logarithmic scale, eight decades plotted) of filament in water at 1055 nm at various propagation distances.

Equations (2)

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

K ( Ω ) = 2 k 0 ( δ + k 0 Ω 2 2 )
z A = i 2 k 0 2 A i k 0 2 τ 2 A + i ω 0 n 2 c A 2 A β ( M ) 2 A 2 M 2 A ,

Metrics