Abstract

We have measured magnetic fields up to 17.7T with a rise time of 75ns using temporally resolved Faraday rotation of a single longitudinal mode laser beam through a magneto-optically active bulk waveguide. We believe this to be the first time that such large, rapidly varying magnetic fields have been measured with this class of materials (multicomponent terbium borate glass). As there was no measurable lag between the magnetic field inferred from the angle of rotation of the laser beam and the electromagnetically measured field, our sample of terbium borate glass has a spin-lattice relaxation time of a few tens of nanoseconds at most at approximately room temperature (300K). The highest peak magnetic fields were measured in wire-array Z-pinch experiments on a 0.5MA pulsed power machine.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. W. Syed, I. Blesener, D. A. Hammer, and M. Lipson, AIP Conf. Proc. 1088, 73 (2009).
    [CrossRef]
  2. J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. D. D. Ryutov, M. S. Derzon, and M. K. Matzen, Rev. Mod. Phys. 72, 167 (2000).
    [CrossRef]
  4. I. H. Hutchinson, Principles of Plasma Diagnostics, 2nd ed. (Cambridge U. Press, 2002).
    [CrossRef]
  5. V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
    [CrossRef]
  7. J. Howard, Rev. Sci. Instrum. 66, 383 (1995).
    [CrossRef]
  8. T. Shih, R. R. Gattass, C. R. Mendonca, and E. Mazur, Opt. Express 15, 5809 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. E. Hecht, Optics, 4th ed. (Addison-Wesley, 2002).
  10. J. A. Davis, M. A. Islam, and R. A. Lilly, Appl. Opt. 24, 1780 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
    [CrossRef]

2009 (1)

W. Syed, I. Blesener, D. A. Hammer, and M. Lipson, AIP Conf. Proc. 1088, 73 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (2)

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

T. Shih, R. R. Gattass, C. R. Mendonca, and E. Mazur, Opt. Express 15, 5809 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

2006 (1)

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (1)

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

2000 (1)

D. D. Ryutov, M. S. Derzon, and M. K. Matzen, Rev. Mod. Phys. 72, 167 (2000).
[CrossRef]

1995 (1)

J. Howard, Rev. Sci. Instrum. 66, 383 (1995).
[CrossRef]

1985 (1)

Adams, R. G.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Astanovitskiy, A. L.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Bland, S. N.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Blesener, I.

W. Syed, I. Blesener, D. A. Hammer, and M. Lipson, AIP Conf. Proc. 1088, 73 (2009).
[CrossRef]

Blesener, I. C.

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Bliss, D. E.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Coverdale, C. A.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Cowan, T. E.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Cuneo, M. E.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Davis, J. A.

Deeney, C.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Derzon, M. S.

D. D. Ryutov, M. S. Derzon, and M. K. Matzen, Rev. Mod. Phys. 72, 167 (2000).
[CrossRef]

Douglass, J. D.

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Gattass, R. R.

Glidden, S. C.

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Greenly, J. B.

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Haboub, A.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Hammer, D. A.

W. Syed, I. Blesener, D. A. Hammer, and M. Lipson, AIP Conf. Proc. 1088, 73 (2009).
[CrossRef]

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Hecht, E.

E. Hecht, Optics, 4th ed. (Addison-Wesley, 2002).

Howard, J.

J. Howard, Rev. Sci. Instrum. 66, 383 (1995).
[CrossRef]

Hutchinson, I. H.

I. H. Hutchinson, Principles of Plasma Diagnostics, 2nd ed. (Cambridge U. Press, 2002).
[CrossRef]

Islam, M. A.

Ivanov, V. V.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Jones, B.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Kusse, B. R.

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Laca, P. J.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Lilly, R. A.

Lipson, M.

W. Syed, I. Blesener, D. A. Hammer, and M. Lipson, AIP Conf. Proc. 1088, 73 (2009).
[CrossRef]

Matzen, M. K.

D. D. Ryutov, M. S. Derzon, and M. K. Matzen, Rev. Mod. Phys. 72, 167 (2000).
[CrossRef]

Mazarakis, M. G.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Mazur, E.

McBride, R. D.

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Mendonca, C. R.

Nash, T. J.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Pikuz, S. A.

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Porter, J. L.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Ryutov, D. D.

D. D. Ryutov, M. S. Derzon, and M. K. Matzen, Rev. Mod. Phys. 72, 167 (2000).
[CrossRef]

Sanders, H. D.

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Sarkisov, G. S.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Shelkovenko, T. A.

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

Shih, T.

Sinars, D. B.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Sotnikov, V. I.

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Syed, W.

W. Syed, I. Blesener, D. A. Hammer, and M. Lipson, AIP Conf. Proc. 1088, 73 (2009).
[CrossRef]

Wenger, D. F.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Yu, E. P.

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

AIP Conf. Proc. (1)

W. Syed, I. Blesener, D. A. Hammer, and M. Lipson, AIP Conf. Proc. 1088, 73 (2009).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Opt. Express (1)

Phys. Plasmas (2)

T. A. Shelkovenko, S. A. Pikuz, J. D. Douglass, I. C. Blesener, J. B. Greenly, R. D. McBride, D. A. Hammer, and B. R. Kusse, Phys. Plasmas 14, 102702 (2007).
[CrossRef]

D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Rev. Mod. Phys. (1)

D. D. Ryutov, M. S. Derzon, and M. K. Matzen, Rev. Mod. Phys. 72, 167 (2000).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (2)

J. B. Greenly, J. D. Douglass, D. A. Hammer, B. R. Kusse, S. C. Glidden, and H. D. Sanders, Rev. Sci. Instrum. 79, 073501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

J. Howard, Rev. Sci. Instrum. 66, 383 (1995).
[CrossRef]

Other (2)

E. Hecht, Optics, 4th ed. (Addison-Wesley, 2002).

I. H. Hutchinson, Principles of Plasma Diagnostics, 2nd ed. (Cambridge U. Press, 2002).
[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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

Diagram of the Faraday rotation optical system arrangement. The photographs show the experimental setup for the different tests. The arrows denoted with a “B” indicate the position of the magnetic probe. The arrows denoted with an “S” indicate the position of the waveguide sensor located inside its protective ceramic tube.

Fig. 2
Fig. 2

Magnetic field profiles from a short circuit load test, a wire-array Z-pinch (eight-wire, 12.5 μ m W test), and a return current can geometry test.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

ϴ = e 3 8 π 2 c 3 ε 0 m e 2 λ 0 2 n e B d l ,
Φ = V B d l ,

Metrics