Abstract

Ultrabroadband mid IR pulses with energy as high as 2μJ and tunability from 2to5μm are generated as the idler beam of an 800nm pumped optical parametric amplifier in periodically poled stoichiometric lithium tantalate. After bulk compression in a Ge plate and frequency-resolved-opticle-gating characterization, a pulse duration as low as 25fs was measured, corresponding to two optical cycles of the 3.6μm carrier wavelength.

© 2008 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. Y. S. Kim and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 11185 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. R. A. Kaindl, M. Wurm, K. Reimann, P. Hamm, A. M. Weiner, and M. Woerner, J. Opt. Soc. Am. B 17, 2086 (2000).
    [CrossRef]
  6. T. Zentgraf, R. Huber, N. C. Nielsen, D. S. Chemla, and R. A. Kaindl, Opt. Express 15, 5775 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. V. Petrov and F. Noack, Opt. Lett. 21, 1576 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. U. Emmerichs, S. Woutersen, and H. J. Bakker, J. Opt. Soc. Am. B 14, 1480 (1997).
    [CrossRef]
  9. C. J. Fecko, J. J. Loparo, and A. Tokmakoff, Opt. Commun. 241, 521 (2004).
    [CrossRef]
  10. T. Fuji and T. Suzuki, Opt. Lett. 32, 3330 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. D. Brida, C. Manzoni, G. Cirmi, M. Marangoni, S. De Silvestri, and G. Cerullo, Opt. Express 15, 15035 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. G. Cerullo and S. De Silvestri, Rev. Sci. Instrum. 74, 1 (2003).
    [CrossRef]
  13. D. J. Kane and R. Trebino, IEEE J. Quantum Electron. 29, 571 (1993).
    [CrossRef]
  14. A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. N. Demirdöven, M. Khalil, O. Golonzka, and A. Tokmakoff, Opt. Lett. 27, 433 (2002).
    [CrossRef]
  16. S. Shim, D. B. Strasfeld, Y. L. Ling, and M. T. Zanni, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14197 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. S. Shim, D. B. Strasfeld, E. C. Fulmer, and M. T. Zanni, Opt. Lett. 31, 838 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. M. Zavelani-Rossi, G. Cerullo, S. De Silvestri, L. Gallmann, N. Matuschek, G. Steinmeyer, U. Keller, G. Angelow, V. Scheuer, and T. Tschudi, Opt. Lett. 26, 1155 (2001).
    [CrossRef]
  19. D. Brida, G. Cirmi, C. Manzoni, S. Bonora, P. Villoresi, S. De Silvestri, and G. Cerullo, Opt. Lett. 33, 741 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]

2008 (1)

2007 (5)

2006 (1)

2005 (2)

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Y. S. Kim and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 11185 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

C. J. Fecko, J. J. Loparo, and A. Tokmakoff, Opt. Commun. 241, 521 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

G. Cerullo and S. De Silvestri, Rev. Sci. Instrum. 74, 1 (2003).
[CrossRef]

2002 (2)

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

N. Demirdöven, M. Khalil, O. Golonzka, and A. Tokmakoff, Opt. Lett. 27, 433 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

2000 (2)

R. A. Kaindl, M. Wurm, K. Reimann, P. Hamm, A. M. Weiner, and M. Woerner, J. Opt. Soc. Am. B 17, 2086 (2000).
[CrossRef]

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1997 (1)

1996 (1)

1993 (1)

D. J. Kane and R. Trebino, IEEE J. Quantum Electron. 29, 571 (1993).
[CrossRef]

Angelow, G.

Bakker, H. J.

Baltuška, A.

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Bonora, S.

Brida, D.

Bruner, B. D.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Cavalleri, A.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Cerullo, G.

Chemla, D. S.

Chugh, B.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Cirmi, G.

Cowan, M. L.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

De Silvestri, S.

Dean, N.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Demirdöven, N.

Dwyer, J. R.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Elsaesser, T.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Emmerichs, U.

Farnan, G. A.

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Fecko, C. J.

C. J. Fecko, J. J. Loparo, and A. Tokmakoff, Opt. Commun. 241, 521 (2004).
[CrossRef]

Fuji, T.

T. Fuji and T. Suzuki, Opt. Lett. 32, 3330 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Fulmer, E. C.

Gallmann, L.

Golonzka, O.

Hamm, P.

Hochstrasser, R. M.

Y. S. Kim and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 11185 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Huber, R.

Huse, N.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Itatani, J.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Kaindl, R. A.

Kane, D. J.

D. J. Kane and R. Trebino, IEEE J. Quantum Electron. 29, 571 (1993).
[CrossRef]

Keller, U.

Khalil, M.

Kim, Y. S.

Y. S. Kim and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 11185 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Kobayashi, T.

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Ling, Y. L.

S. Shim, D. B. Strasfeld, Y. L. Ling, and M. T. Zanni, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14197 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Loparo, J. J.

C. J. Fecko, J. J. Loparo, and A. Tokmakoff, Opt. Commun. 241, 521 (2004).
[CrossRef]

Manzoni, C.

Marangoni, M.

Matuschek, N.

McCurry, M. P.

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Miller, R. J. D.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Nibbering, E. T. J.

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Nielsen, N. C.

Noack, F.

Petrov, V.

Reimann, K.

Rini, M.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Ryan, J. F.

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Scheuer, V.

Schoenlein, R. W.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Shim, S.

S. Shim, D. B. Strasfeld, Y. L. Ling, and M. T. Zanni, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14197 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

S. Shim, D. B. Strasfeld, E. C. Fulmer, and M. T. Zanni, Opt. Lett. 31, 838 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Smith, D. C.

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Steinmeyer, G.

Strasfeld, D. B.

S. Shim, D. B. Strasfeld, Y. L. Ling, and M. T. Zanni, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14197 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

S. Shim, D. B. Strasfeld, E. C. Fulmer, and M. T. Zanni, Opt. Lett. 31, 838 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Suzuki, T.

Tobey, R.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Tokmakoff, A.

C. J. Fecko, J. J. Loparo, and A. Tokmakoff, Opt. Commun. 241, 521 (2004).
[CrossRef]

N. Demirdöven, M. Khalil, O. Golonzka, and A. Tokmakoff, Opt. Lett. 27, 433 (2002).
[CrossRef]

Tokura, Y.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Tomioka, Y.

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Trebino, R.

D. J. Kane and R. Trebino, IEEE J. Quantum Electron. 29, 571 (1993).
[CrossRef]

Tschudi, T.

Villoresi, P.

Walmsley, D. G.

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Weiner, A. M.

Woerner, M.

R. A. Kaindl, M. Wurm, K. Reimann, P. Hamm, A. M. Weiner, and M. Woerner, J. Opt. Soc. Am. B 17, 2086 (2000).
[CrossRef]

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Woutersen, S.

Wurm, M.

Zanni, M. T.

S. Shim, D. B. Strasfeld, Y. L. Ling, and M. T. Zanni, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14197 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

S. Shim, D. B. Strasfeld, E. C. Fulmer, and M. T. Zanni, Opt. Lett. 31, 838 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Zavelani-Rossi, M.

Zentgraf, T.

IEEE J. Quantum Electron. (1)

D. J. Kane and R. Trebino, IEEE J. Quantum Electron. 29, 571 (1993).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Nature (2)

M. Rini, R. Tobey, N. Dean, J. Itatani, Y. Tomioka, Y. Tokura, R. W. Schoenlein, and A. Cavalleri, Nature 449, 72 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, and R. J. D. Miller, Nature 434, 199 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun. (1)

C. J. Fecko, J. J. Loparo, and A. Tokmakoff, Opt. Commun. 241, 521 (2004).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (6)

Phys. Rev. Lett. (1)

A. Baltuška, T. Fuji, and T. Kobayashi, Phys. Rev. Lett. 88, 133901 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2)

S. Shim, D. B. Strasfeld, Y. L. Ling, and M. T. Zanni, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14197 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Y. S. Kim and R. M. Hochstrasser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 11185 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Rev. Sci. Instrum. (1)

G. Cerullo and S. De Silvestri, Rev. Sci. Instrum. 74, 1 (2003).
[CrossRef]

Science (1)

R. A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, D. C. Smith, J. F. Ryan, G. A. Farnan, M. P. McCurry, and D. G. Walmsley, Science 287, 470 (2000).
[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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Setup of the two-stage mid-IR OPA. BS, beam splitters; WLG, white light generation; PS, pulse stretchers, 4 cm BK7 blocks. The first stage is slightly noncollinear, while the second uses a collinear geometry to avoid angular dispersion.

Fig. 2
Fig. 2

Series of broadband mid-IR idler spectra from the second OPA stage. Tunability is obtained by changing the poling period.

Fig. 3
Fig. 3

Spectral phase of the uncompressed idler pulse (open circles) compared to the phase added by propagation in a 0.4 - mm -thick Ge plate (solid curve).

Fig. 4
Fig. 4

FROG characterization of mid-IR pulses. (a) Amplitude of measured FROG trace ( 128 × 128   pixels ) ; (b) retrieved FROG trace in amplitude with 0.029 reconstruction error; (c) intensity and phase profile as a function of time; (d) spectral intensity and phase.

Metrics