Abstract

We describe a compact, reliable, high-power, and high-contrast noncollinear optical parametric chirped-pulse amplifier system. With a broadband Ti:sapphire oscillator and grating-based stretching and compression, the chirped pulses are amplified from 0.1nJ to 122mJ in type I β-barium borate optical parametric chirped-pulse amplifiers with a total gain of over 109 at 10Hz repetition rate. Pulse compression down to 19-fs duration achieved after amplification indicates a peak power of 3.2TW at an average power of 0.62W. The prepulse contrast is measured to be less than 108 on picosecond time scales.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
    [CrossRef]
  2. B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
    [CrossRef]
  3. A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
    [CrossRef]
  4. I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
    [CrossRef]
  5. I. N. Ross, J. L. Collier, P. Matousek, C. N. Danson, D. Neely, R. M. Allott, D. A. Pepler, C. Hernandez-Gomez, and K. Osvay, Appl. Opt. 39, 2422 (2000).
    [CrossRef]
  6. X. Yang, Z. Xu, Y. Leng, H. Lu, L. Lin, Z. Zhang, R. Li, W. Zhang, D. Yin, and B. Tang, Opt. Lett. 27, 1135 (2002).
    [CrossRef]
  7. O. V. Chekhlov, J. L. Collier, I. N. Ross, P. K. Bates, M. Notley, C. Hernandez-Gomez, W. Shaikh, C. N. Danson, D. Neely, P. Matousek, and S. Hancock, Opt. Lett. 31, 3665 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. I. Jovanovic, B. J. Comaskey, C. A. Ebbers, R. A. Bonner, D. M. Pennington, and E. C. Morse, Appl. Opt. 41, 2923 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. H. Yoshida, E. Ishii, R. Kodama, H. Fujita, Y. Kitagawa, Y. Izawa, and T. Yamanaka, Opt. Lett. 28, 257 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. S. Witte, R. Th. Zinkstok, A. L. Wolf, W. Hogervorst, W. Ubachs, and K. S. E. Eikema, Opt. Express 14, 8168 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. N. Ishii, L. Turi, V. S. Yakovlev, T. Fuji, F. Krausz, A. Baltuska, R. Butkus, G. Veitas, V. Smilgevicius, R. Danielius, and A. Piskarskas, Opt. Lett. 30, 567 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. F. Tavella, K. Schmid, N. Ishii, A. Marcinkevicius, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 81, 753 (2005).
    [CrossRef]
  13. B. E. Lemoff and C. P. J. Barty, Opt. Lett. 18, 1651 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]

2007 (1)

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

2006 (3)

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

S. Witte, R. Th. Zinkstok, A. L. Wolf, W. Hogervorst, W. Ubachs, and K. S. E. Eikema, Opt. Express 14, 8168 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

O. V. Chekhlov, J. L. Collier, I. N. Ross, P. K. Bates, M. Notley, C. Hernandez-Gomez, W. Shaikh, C. N. Danson, D. Neely, P. Matousek, and S. Hancock, Opt. Lett. 31, 3665 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (2)

2003 (1)

2002 (2)

2000 (1)

1997 (1)

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

1993 (1)

1992 (1)

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

Allott, R. M.

Antici, P.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Audebert, P.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Baltuska, A.

Barty, C. P. J.

Bates, P. K.

Bonner, R. A.

Borghesi, M.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Brambrink, E.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Butkus, R.

Cecchetti, C. A.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Chekhlov, O. V.

Clarke, R.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Collier, J. L.

Comaskey, B. J.

Danielius, R.

Danson, C. N.

d'Humières, E.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Dromey, B.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Dubietis, A.

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

Ebbers, C. A.

Eikema, K. S. E.

Fuchs, J.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Fuji, T.

Fujita, H.

Gaillard, S.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Gopal, A.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Habara, H.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Hancock, S.

Hernandez-Gomez, C.

Hogervorst, W.

Ishii, E.

Ishii, N.

Izawa, Y.

Jonusauskas, G.

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

Jovanovic, I.

Karsch, S.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Kitagawa, Y.

Kodama, R.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

H. Yoshida, E. Ishii, R. Kodama, H. Fujita, Y. Kitagawa, Y. Izawa, and T. Yamanaka, Opt. Lett. 28, 257 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Krausz, F.

Krushelnick, K.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Lancaster, K.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Langley, A. J.

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Lefebvre, E.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Lemoff, B. E.

Leng, Y.

Li, R.

Lin, L.

Lu, H.

Marcinkevicius, A.

F. Tavella, K. Schmid, N. Ishii, A. Marcinkevicius, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 81, 753 (2005).
[CrossRef]

Matousek, P.

Morse, E. C.

Moustaizis, S.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Neely, D.

Norreys, P.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Notley, M.

Osvay, K.

Pennington, D. M.

Pépin, H.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Pepler, D. A.

Piskarskas, A.

Romagnani, L.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Ross, I. N.

Schmid, K.

F. Tavella, K. Schmid, N. Ishii, A. Marcinkevicius, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 81, 753 (2005).
[CrossRef]

Sentoku, Y.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Shaikh, W.

Smilgevicius, V.

Stoeckl, C.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Tampo, M.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Tang, B.

Tatarakis, M.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Tavella, F.

F. Tavella, K. Schmid, N. Ishii, A. Marcinkevicius, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 81, 753 (2005).
[CrossRef]

Th. Zinkstok, R.

Toncian, T.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Towrie, M.

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Turi, L.

Ubachs, W.

Vakakis, N.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Veisz, L.

F. Tavella, K. Schmid, N. Ishii, A. Marcinkevicius, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 81, 753 (2005).
[CrossRef]

Veitas, G.

Wei, M. S.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Willi, O.

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

Witte, S.

Wolf, A. L.

Xu, Z.

Yakovlev, V. S.

Yamanaka, T.

Yang, X.

Yin, D.

Yoshida, H.

Zepf, M.

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Zhang, W.

Zhang, Z.

Appl. Opt. (2)

Appl. Phys. B (1)

F. Tavella, K. Schmid, N. Ishii, A. Marcinkevicius, L. Veisz, and F. Krausz, Appl. Phys. B 81, 753 (2005).
[CrossRef]

Nat. Phys. (1)

B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, and P. Norreys, Nat. Phys. 2, 456 (2006).
[CrossRef]

Opt. Commun. (2)

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (5)

Phys. Plasmas (1)

P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pépin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
[CrossRef]

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

Experimental extraction energy from the power amplifier.

Fig. 2
Fig. 2

Measured amplified spectra from the OPCPA for different phase-matching conditions.

Fig. 3
Fig. 3

Recompressed amplified pulse intensity autocorrelation.

Fig. 4
Fig. 4

Third-order cross correlation.

Metrics