Abstract

A single-shot measurement of terahertz electromagnetic pulses is implemented using two-dimensional electro-optic imaging with dual echelon optics. The reported embodiment produces sequentially delayed multiprobe beamlets, routinely providing a time window of >10ps with 25fs temporal step sizes. Because of its simplicity and robustness, the technique is ideally suited for real-time ultrashort relativistic electron bunch characterization.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
    [CrossRef]
  2. I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
    [CrossRef]
  3. G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. J. van Tilborg, C. B. Schroeder, Cs. Tóth, C. G. R. Geddes, E. Esarey, and W. P. Leemans, Opt. Lett. 32, 313 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. Z. Jiang and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 72, 1945 (1998).
    [CrossRef]
  6. J. Shan, A. S. Weling, E. Knoesel, L. Bartels, M. Bonn, A. Hahata, G. A. Reider, and T. F. Heinz, Opt. Lett. 25, 426 (2000).
    [CrossRef]
  7. S. P. Jamison, J. Shen, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, and D. A. Jaroszynski, Opt. Lett. 28, 1710 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
    [CrossRef]
  9. G. P. Wakeham and K. A. Nelson, Opt. Lett. 25, 505 (2000).
    [CrossRef]
  10. G. P. Wakeham, D. D. Chung, and K. A. Nelson, Thermochim. Acta 384, 7 (2002).
    [CrossRef]
  11. P. R. Poulin and K. A. Nelson, Science 313, 1756 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 6th ed. (Cambridge U. Press, 1980).
  13. Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).
    [CrossRef]
  14. Custom order from Diffraction Products, Inc.
  15. B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
    [CrossRef]

2007

2006

K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
[CrossRef]

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

P. R. Poulin and K. A. Nelson, Science 313, 1756 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005

B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
[CrossRef]

2004

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2003

2002

G. P. Wakeham, D. D. Chung, and K. A. Nelson, Thermochim. Acta 384, 7 (2002).
[CrossRef]

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

2000

1998

Z. Jiang and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 72, 1945 (1998).
[CrossRef]

1995

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).
[CrossRef]

Averitt, R. D.

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

Bartels, L.

Berden, G.

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

Bonn, M.

Born, M.

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 6th ed. (Cambridge U. Press, 1980).

Chung, D. D.

G. P. Wakeham, D. D. Chung, and K. A. Nelson, Thermochim. Acta 384, 7 (2002).
[CrossRef]

Esarey, E.

Geddes, C. G. R.

Gillespie, W. A.

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

S. P. Jamison, J. Shen, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, and D. A. Jaroszynski, Opt. Lett. 28, 1710 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

Glownia, J. H.

K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
[CrossRef]

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
[CrossRef]

Hahata, A.

Heinz, T. F.

Jamison, S. P.

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

S. P. Jamison, J. Shen, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, and D. A. Jaroszynski, Opt. Lett. 28, 1710 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Jaroszynski, D. A.

Jiang, Z.

Z. Jiang and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 72, 1945 (1998).
[CrossRef]

Kim, K. Y.

K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
[CrossRef]

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
[CrossRef]

Knippels, G. M. H.

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

Knoesel, E.

Leemans, W. P.

MacLeod, A. M.

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

S. P. Jamison, J. Shen, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, and D. A. Jaroszynski, Opt. Lett. 28, 1710 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

Nelson, K. A.

P. R. Poulin and K. A. Nelson, Science 313, 1756 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

G. P. Wakeham, D. D. Chung, and K. A. Nelson, Thermochim. Acta 384, 7 (2002).
[CrossRef]

G. P. Wakeham and K. A. Nelson, Opt. Lett. 25, 505 (2000).
[CrossRef]

Poulin, P. R.

P. R. Poulin and K. A. Nelson, Science 313, 1756 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Redlich, B.

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Reider, G. A.

Rodriguez, G.

K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
[CrossRef]

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
[CrossRef]

Schroeder, C. B.

Shan, J.

Shen, J.

Taylor, A. J.

K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
[CrossRef]

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
[CrossRef]

Tóth, Cs.

van der Meer, A. F. G.

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

van Tilborg, J.

Wakeham, G. P.

G. P. Wakeham, D. D. Chung, and K. A. Nelson, Thermochim. Acta 384, 7 (2002).
[CrossRef]

G. P. Wakeham and K. A. Nelson, Opt. Lett. 25, 505 (2000).
[CrossRef]

Weling, A. S.

Wike, I.

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

Wolf, E.

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 6th ed. (Cambridge U. Press, 1980).

Wu, Q.

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).
[CrossRef]

Yellampalle, B.

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
[CrossRef]

B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
[CrossRef]

Zhang, X.-C.

Z. Jiang and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 72, 1945 (1998).
[CrossRef]

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

Z. Jiang and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 72, 1945 (1998).
[CrossRef]

K. Y. Kim, B. Yellampalle, G. Rodriguez, R. D. Averitt, A. J. Taylor, and J. H. Glownia, Appl. Phys. Lett. 88, 041123 (2006).
[CrossRef]

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).
[CrossRef]

B. Yellampalle, K. Y. Kim, G. Rodriguez, J. H. Glownia, and A. J. Taylor, Appl. Phys. Lett. 87, 211109 (2005).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. Lett.

I. Wike, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, G. Berden, G. M. H. Knippels, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 88, 124801 (2002).
[CrossRef]

G. Berden, S. P. Jamison, A. M. MacLeod, W. A. Gillespie, B. Redlich, and A. F. G. van der Meer, Phys. Rev. Lett. 93, 114802 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. SPIE

K. Y. Kim, B. Yellampalle, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Proc. SPIE 6261, 62612Q (2006).
[CrossRef]

Science

P. R. Poulin and K. A. Nelson, Science 313, 1756 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Thermochim. Acta

G. P. Wakeham, D. D. Chung, and K. A. Nelson, Thermochim. Acta 384, 7 (2002).
[CrossRef]

Other

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 6th ed. (Cambridge U. Press, 1980).

Custom order from Diffraction Products, Inc.

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

Schematic of dual echelon optics capable of splitting an incoming single laser pulse into many incrementally delayed beamlets.

Fig. 2
Fig. 2

Single-shot THz characterization setup showing dual echelons (DE), relevant optics [telescope (T), polarizer (P), black polyethylene (BP), ZnTe crystals, and pellicle], relay imaging, and a CCD camera.

Fig. 3
Fig. 3

Echelon images obtained (a) with and (b) without the presence of a THz field and (c) the difference (rescaled).

Fig. 4
Fig. 4

Comparison of THz waveforms obtained with (a) single-shot and (b) conventional multishot scanning.

Metrics