Abstract

We propose and demonstrate an ultrabroadband concept to characterize amplitude and phase changes of femtosecond pulses. The radiation is superimposed with the first subharmonic spectral components from the same laser source. This effective ω/2ω pulse pair induces a coherently controlled charge current in a time-integrating semiconductor detector. An interferometric variation of the time delay between the harmonically related components then reveals the electric field of the 2ω part. This method is realized with the second harmonic of a compact Er:fiber source centered at 390THz and a GaAs-based detector. Most strikingly, it is sensitive to π/20 phase changes and can be utilized to analyze femtojoule pulses.

© 2011 Optical Society of America

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Rev. Sci. Instrum. (1)

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Other (2)

Schott, http://www.schott.com.

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Cited By

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Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Experimental setup: a BiBO crystal generates the second harmonic of femtosecond pulses from an Er:fiber laser. A two-color Michelson interferometer controls the time delay and the relative phase Δ ϕ of the ω and 2 ω pulses. The sample is placed in the 2 ω beam. Lower panel: photocurrent signal in a contacted LT-GaAs bar upon interferometric variation of Δ ϕ .

Fig. 2
Fig. 2

(a) Coherently controlled photocurrent as a function of the delay between the ω and 2 ω pulses without (left) and with (right) transmission through 10 mm SF11. (b) Difference Δ Φ of the spectral phases without and with the SF11 cube (green downward sloping curve). Nonlinear terms of Δ Φ (circles) with a parabolic fit (solid light blue curve). The shaded area shows the spectral density I ( ν ) of the 2 ω pulse.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Photocurrent as a function of delay between the ω beam and the 2 ω with an etalon in the 2 ω arm. (b) Amplitude (left axis) and phase (right axis) spectrum of the radiation transmitted through the etalon. The light solid curve within the top curve is a fit to the data. The inset shows a spectrum of the 2 ω light transmitted through the etalon as measured with a spectrometer.

Equations (4)

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

J ˙ E ω 2 E 2 ω sin ( 2 ϕ ω ϕ 2 ω ) .
I ( ν ) = I ( τ ) exp ( i 2 π ν τ ) d τ [ E ω ( ν ) ] 2 E 2 ω ( ν ) .
E ( ω ) exp ( τ p 2 ( ω ω 0 ) 2 16 ln 2 ) 1 1 r 2 exp ( i ω 2 nd c ) .
Φ Etalon = arctan [ r 2 sin ( ω 2 nd c ) 1 r 2 cos ( ω 2 nd c ) ] Φ 0 ( ω ) ,

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