Abstract

We demonstrate a four-stage optical parametric chirped-pulse amplification system that delivers carrier-envelope phase-stable ~1.5 μm pulses with energies up to 12.5 mJ before recompression. The system is based on a fusion of femtosecond diode-pumped solid-state Yb technology and a picosecond 100 mJ Nd:YAG pump laser. Pulses with 62 nm bandwidth are recompressed to a 74.4 fs duration close to the transform limit. To show the way toward a terawatt-peak-power single-cycle IR source, we demonstrate self-compression of 2.2 mJ pulses down to 19.8 fs duration in a single filament in argon with a 1.5 mJ output energy and 66% energy throughput.

© 2009 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. F. Krausz and M. Ivanov, Rev. Mod. Phys. 81, 163 (2009).
    [CrossRef]
  2. X. Gu, G. Marcus, Y. Deng, T. Metzger, C. Teisset, N. Ishii, T. Fuji, A. Baltuska, R. Butkus, V. Pervak, H. Ishizuki, T. Taira, T. Kobayashi, R. Kienberger, and F. Krausz, Opt. Express 17, 62 (2009).
    [CrossRef]
  3. C. Vozzi, F. Calegari, E. Benedetti, S. Gasilov, G. Sansone, G. Cerullo, M. Nisoli, S. De Silvestri, and S. Stagira, Opt. Lett. 32, 2957 (2007).
    [CrossRef]
  4. E. J. Takahashi, T. Kanai, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 93, 041111 (2008).
    [CrossRef]
  5. B. Shan and Z. Chang, Phys. Rev. A 65, 011804(R) (2001).
    [CrossRef]
  6. J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
    [CrossRef]
  7. P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
    [CrossRef]
  8. V. S. Yakovlev, M. Ivanov, and F. Krausz, Opt. Express 15, 15351 (2007).
    [CrossRef]
  9. T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
    [CrossRef]
  10. E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
    [CrossRef]
  11. C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
    [CrossRef]
  12. L. Bergé, Opt. Express 16, 21529 (2008).
    [CrossRef]
  13. O. D. Mücke, D. Sidorov, P. Dombi, A. Pugžlys, A. Baltuška, S. Ališauskas, V. Smilgevičius, J. Pocius, L. Giniūnas, R. Danielius, and N. Forget, Opt. Lett. 34, 118 (2009).
    [CrossRef]
  14. D. Kraemer, M. L. Cowan, R. Hua, K. Franjic, and R. J. D. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 24, 813 (2007).
    [CrossRef]
  15. A. Suda, M. Hatayama, K. Nagasaka, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 86, 111116 (2005).
    [CrossRef]
  16. G. Stibenz, N. Zhavoronkov, and G. Steinmeyer, Opt. Lett. 31, 274 (2006).
    [CrossRef]

2009

2008

L. Bergé, Opt. Express 16, 21529 (2008).
[CrossRef]

E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
[CrossRef]

E. J. Takahashi, T. Kanai, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 93, 041111 (2008).
[CrossRef]

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

2007

2006

2005

A. Suda, M. Hatayama, K. Nagasaka, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 86, 111116 (2005).
[CrossRef]

2001

B. Shan and Z. Chang, Phys. Rev. A 65, 011804(R) (2001).
[CrossRef]

Agostini, P.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
[CrossRef]

Ališauskas, S.

Auguste, T.

J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
[CrossRef]

Bahabad, A.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Baltuska, A.

Baltuška, A.

Benedetti, E.

Bergé, L.

Blaga, C. I.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

Butkus, R.

Calegari, F.

Catoire, F.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

Cerullo, G.

Chang, Z.

B. Shan and Z. Chang, Phys. Rev. A 65, 011804(R) (2001).
[CrossRef]

Chen, M.-C.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Chirla, R.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

Christov, I. P.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Cohen, O.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Colosimo, P.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

Cowan, M. L.

Cryan, J.

Danielius, R.

De Silvestri, S.

Deng, Y.

DiMauro, L. F.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
[CrossRef]

Dombi, P.

Doumy, G.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

Forget, N.

Franjic, K.

Fuji, T.

Gasilov, S.

Gerrity, M.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Giniunas, L.

Gu, X.

Hatayama, M.

A. Suda, M. Hatayama, K. Nagasaka, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 86, 111116 (2005).
[CrossRef]

Hauri, C.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

Hauri, C. P.

Hua, R.

Ishii, N.

Ishikawa, K. L.

E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
[CrossRef]

Ishizuki, H.

Ivanov, M.

Kanai, T.

E. J. Takahashi, T. Kanai, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 93, 041111 (2008).
[CrossRef]

E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
[CrossRef]

Kapteyn, H. C.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Kienberger, R.

Kobayashi, T.

Kraemer, D.

Krausz, F.

Lopez-Martens, R. B.

March, A. M.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

Marcus, G.

Metzger, T.

Midorikawa, K.

E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
[CrossRef]

E. J. Takahashi, T. Kanai, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 93, 041111 (2008).
[CrossRef]

A. Suda, M. Hatayama, K. Nagasaka, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 86, 111116 (2005).
[CrossRef]

Miller, R. J. D.

Mücke, O. D.

Muller, H. G.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
[CrossRef]

Murnane, M. M.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Nabekawa, Y.

E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
[CrossRef]

E. J. Takahashi, T. Kanai, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 93, 041111 (2008).
[CrossRef]

Nagasaka, K.

A. Suda, M. Hatayama, K. Nagasaka, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 86, 111116 (2005).
[CrossRef]

Nisoli, M.

Paulus, G. G.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

Pervak, V.

Pocius, J.

Popmintchev, T.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Power, E. P.

Pugžlys, A.

Roedig, C.

Salières, P.

J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
[CrossRef]

Sansone, G.

Schultz, K. D.

Shan, B.

B. Shan and Z. Chang, Phys. Rev. A 65, 011804(R) (2001).
[CrossRef]

Sidorenko, P.

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Sidorov, D.

Sistrunk, E.

Smilgevicius, V.

Stagira, S.

Steinmeyer, G.

Stibenz, G.

Suda, A.

A. Suda, M. Hatayama, K. Nagasaka, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 86, 111116 (2005).
[CrossRef]

Taira, T.

Takahashi, E. J.

E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
[CrossRef]

E. J. Takahashi, T. Kanai, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 93, 041111 (2008).
[CrossRef]

Tate, J.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
[CrossRef]

Teisset, C.

Vozzi, C.

Wheeler, J.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

C. P. Hauri, R. B. Lopez-Martens, C. I. Blaga, K. D. Schultz, J. Cryan, R. Chirla, P. Colosimo, G. Doumy, A. M. March, C. Roedig, E. Sistrunk, J. Tate, J. Wheeler, L. F. DiMauro, and E. P. Power, Opt. Lett. 32, 868 (2007).
[CrossRef]

Yakovlev, V. S.

Zhavoronkov, N.

Appl. Phys. Lett.

E. J. Takahashi, T. Kanai, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 93, 041111 (2008).
[CrossRef]

A. Suda, M. Hatayama, K. Nagasaka, and K. Midorikawa, Appl. Phys. Lett. 86, 111116 (2005).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B

Nat. Phys.

P. Colosimo, G. Doumy, C. I. Blaga, J. Wheeler, C. Hauri, F. Catoire, J. Tate, R. Chirla, A. M. March, G. G. Paulus, H. G. Muller, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Nat. Phys. 4, 386 (2008).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Rev. A

B. Shan and Z. Chang, Phys. Rev. A 65, 011804(R) (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

J. Tate, T. Auguste, H. G. Muller, P. Salières, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. Lett. 98, 013901 (2007).
[CrossRef]

E. J. Takahashi, T. Kanai, K. L. Ishikawa, Y. Nabekawa, and K. Midorikawa, Phys. Rev. Lett. 101, 253901 (2008).
[CrossRef]

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

T. Popmintchev, M.-C. Chen, A. Bahabad, M. Gerrity, P. Sidorenko, O. Cohen, I. P. Christov, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 10516 (2009).
[CrossRef]

Rev. Mod. Phys.

F. Krausz and M. Ivanov, Rev. Mod. Phys. 81, 163 (2009).
[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.


Metrics