Abstract

Coherent soft x rays are produced by high-harmonic generation in a capillary filled with Ar gas. We demonstrate that the tuning of the harmonic wavelengths with intensity and chirp arises from changes in the Ar ionization level. Control over the tuning can be achieved either by changing the average intensity of the laser pulse or by varying the quadratic spectral phase of the laser pulse. We observe an ionization-dependent blueshift of the fundamental wavelength that is directly imprinted on the harmonic wavelengths. The harmonic tuning is shown to depend on nonlinear spectral shifts of the fundamental laser pulse that are due to the plasma created by ionization, rather than directly on any chirp imposed on the fundamental wavelength.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
    [CrossRef]
  3. R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. T. Pfeifer, D. Walter, C. Winterfeldt, C. Spielmann, and G. Gerber, Appl. Phys. B 80, 277(2005).
    [CrossRef]
  5. W. Kornelis, C. P. Hauri, A. Heinrich, F. W. Helbing, M. P. Anscombe, P. Schlup, J. W. G. Tisch, J. Biegert, and U. Keller, Opt. Lett. 30, 1731(2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. T. Pfeifer, R. Kemmer, R. Spitzenpfeil, D. Walter, C. Winterfeldt, G. Gerber, and C. Spielmann, Opt. Lett. 30, 1497 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
    [CrossRef]
  8. D. H. Reitze, S. Kazamias, F. Weihe, G. Mullot, D. Douillet, F. Aug, O. Albert, V. Ramanathan, J. P. Chambaret, D. Hulin, and P. Balcou, Opt. Lett. 29, 86 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. X. Zhang, A. Lytle, T. Popmintchev, A . Paul, N. L. Wagner, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, I. P. Christov, Opt. Lett. 30, 1971 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. F. Verluise, V. Laude, Z. Cheng, C. Spielmann, and P. Tournois, Opt. Lett. 25, 575 (2000).
    [CrossRef]
  12. V. S. Popov, Phys. Usp. 47, 855 (2004).
    [CrossRef]
  13. N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]

2005 (4)

2004 (4)

V. S. Popov, Phys. Usp. 47, 855 (2004).
[CrossRef]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

D. H. Reitze, S. Kazamias, F. Weihe, G. Mullot, D. Douillet, F. Aug, O. Albert, V. Ramanathan, J. P. Chambaret, D. Hulin, and P. Balcou, Opt. Lett. 29, 86 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2000 (3)

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

F. Verluise, V. Laude, Z. Cheng, C. Spielmann, and P. Tournois, Opt. Lett. 25, 575 (2000).
[CrossRef]

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (1)

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

. Paul, A

Albert, O.

Altucci, C.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Anscombe, M. P.

Aug, F.

Backus, S.

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Balcou, P.

Bartels, R.

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Biegert, J.

Boscolo, A.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Bruzzese, R.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Ceccherini, P.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Chambaret, J. P.

Chang, Z.

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Cheng, Z.

Christov, I. P.

X. Zhang, A. Lytle, T. Popmintchev, A . Paul, N. L. Wagner, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, I. P. Christov, Opt. Lett. 30, 1971 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

de Lisio, C.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Douillet, D.

Durfee, C. G.

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Gerber, G.

Gibson, E. A.

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Hauri, C. P.

Heinrich, A.

Helbing, F. W.

Herne, C.

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Hulin, D.

Kapteyn, H. C.

X. Zhang, A. Lytle, T. Popmintchev, A . Paul, N. L. Wagner, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, I. P. Christov, Opt. Lett. 30, 1971 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Kazamias, S.

Keller, U.

Kemmer, R.

Kornelis, W.

Laude, V.

Lytle, A.

Misoguti, L.

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Mullot, G.

Murnane, M. M.

X. Zhang, A. Lytle, T. Popmintchev, A . Paul, N. L. Wagner, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, I. P. Christov, Opt. Lett. 30, 1971 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Nisoli, M.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Paul, A.

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Pfeifer, T.

Poletto, L.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Popmintchev, T.

X. Zhang, A. Lytle, T. Popmintchev, A . Paul, N. L. Wagner, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, I. P. Christov, Opt. Lett. 30, 1971 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Popov, V. S.

V. S. Popov, Phys. Usp. 47, 855 (2004).
[CrossRef]

Ramanathan, V.

Reitze, D. H.

Rundquist, A.

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Schlup, P.

Silvestri, S. D.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Spielmann, C.

Spitzenpfeil, R.

Stagira, S.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Svelto, O.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Tisch, J. W.

Tobey, R.

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Tondello, G.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Tournois, P.

Vdovin, G.

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Verluise, F.

Villoresi, P.

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Wagner, N. L.

X. Zhang, A. Lytle, T. Popmintchev, A . Paul, N. L. Wagner, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, I. P. Christov, Opt. Lett. 30, 1971 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Walter, D.

Weihe, F.

Winterfeldt, C.

Zeek, E.

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Zhang, X.

Appl. Phys. B (1)

T. Pfeifer, D. Walter, C. Winterfeldt, C. Spielmann, and G. Gerber, Appl. Phys. B 80, 277(2005).
[CrossRef]

Nature (1)

R. Bartels, S. Backus, E. Zeek, L. Misoguti, G. Vdovin, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Nature 406, 164 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (5)

Phys. Rev. A (1)

C. Altucci, R. Bruzzese, C. de Lisio, M. Nisoli, S. Stagira, S. D. Silvestri, O. Svelto, A. Boscolo, P. Ceccherini, L. Poletto, G. Tondello, and P. Villoresi, Phys. Rev. A 61,021801 (2000).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

E. A. Gibson, A. Paul, N. L. Wagner, R. Tobey, S. Backus, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 92, 033001 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

C. G. Durfee III, A. Rundquist, S. Backus, C. Herne, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 83, 2187 (1999).
[CrossRef]

N. L. Wagner, E. A. Gibson, T. Popmintchev, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett. 93, 173902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Usp. (1)

V. S. Popov, Phys. Usp. 47, 855 (2004).
[CrossRef]

Science (1)

A. Rundquist, C. G. Durfee III, Z. Chang, C. Herne, S. Backus, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Science 280, 1412 (1998).
[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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

X-ray spectrum for Ar pressure of 80 hPa, input laser pulse of 40 fs, 0.6 mJ.

Fig. 2
Fig. 2

X-ray spectra as a function of chirp: (a) constant laser pulse energy of 0.6 mJ; (b) constant peak laser intensity ( 1.15 × 10 14 W cm 2 ) . Ar pressure of 60 hPa.

Fig. 3
Fig. 3

Harmonic wavelength shift as a function of (a) chirp and (b) average laser power.

Fig. 4
Fig. 4

a, Precapillary laser pulse spectrum; b, postcapillary laser pulse spectra; c, center wavelength λ; d, bandwidth as a function of chirp.

Fig. 5
Fig. 5

Measured (crosses) and calculated (solid curve) harmonic wavelength peak position as a function of chirp.

Metrics