Abstract

We demonstrate a single-shot method of visualizing the evolution of light-speed, laser-generated structures as they propagate over hundreds of Rayleigh lengths (typically 10cm) through a tenuous medium. An ultrashort probe pulse crosses the object’s path at a small angle (θ<5°) and a specific time delay. Copies of the phase-modulated probe are then relay-imaged to separate detectors from selected object planes along the propagation path. A phase-contrast technique based on Kerr effect and nonlinear absorption converts phase to intensity modulation, improving sensitivity in tenuous media. A continuous record of the probe phase modulation along the propagation path is reconstructed.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009).
    [CrossRef]
  2. D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath, and B. Jalali, Nature 450, 1054 (2007).
    [CrossRef]
  3. A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
    [CrossRef]
  4. N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
    [CrossRef]
  5. Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, S. Reed, P. Dong, and M. C. Downer, Opt. Lett. 35, 4087 (2010).
    [CrossRef]
  6. Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, Y. Y. Chang, and M. C. Downer “Single-shot tomographic movies of evolving light-velocity objects,” Nat. Commun. (submitted).
  7. X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).
  8. I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
    [CrossRef]
  9. J. K. Wahlstrand, Y.-H. Cheng, Y.-H. Chen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 107, 103901 (2011).
    [CrossRef]
  10. G. Rodriguez, A. R. Valenzuela, B. Yellampalle, M. J. Schmitt, and K. Y. Kim, J. Opt. Soc. Am. B 25, 1988 (2008).
    [CrossRef]
  11. D. Abdollahpour, D. G. Papazoglou, and S. Tzortzakis, Phys. Rev. A 84, 053809 (2011).
    [CrossRef]
  12. A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
    [CrossRef]
  13. M. Sheik-Bahae, A. A. Said, and E. W. Van Stryland, Opt. Lett. 14, 955 (1989).
    [CrossRef]
  14. J. R. Fienup, Appl. Opt. 21, 2758 (1982).
    [CrossRef]
  15. H. Weisen, Rev. Sci. Instrum. 59, 1544 (1988).
    [CrossRef]
  16. Y.-H. Chen, S. Varma, T. M. Antonsen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 105, 215005 (2010).
    [CrossRef]

2013 (1)

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

2011 (3)

J. K. Wahlstrand, Y.-H. Cheng, Y.-H. Chen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 107, 103901 (2011).
[CrossRef]

D. Abdollahpour, D. G. Papazoglou, and S. Tzortzakis, Phys. Rev. A 84, 053809 (2011).
[CrossRef]

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

2010 (2)

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, S. Reed, P. Dong, and M. C. Downer, Opt. Lett. 35, 4087 (2010).
[CrossRef]

Y.-H. Chen, S. Varma, T. M. Antonsen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 105, 215005 (2010).
[CrossRef]

2009 (1)

E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

2007 (3)

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath, and B. Jalali, Nature 450, 1054 (2007).
[CrossRef]

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

1989 (1)

1988 (1)

H. Weisen, Rev. Sci. Instrum. 59, 1544 (1988).
[CrossRef]

1982 (1)

Abdollahpour, D.

D. Abdollahpour, D. G. Papazoglou, and S. Tzortzakis, Phys. Rev. A 84, 053809 (2011).
[CrossRef]

Antonsen, T. M.

Y.-H. Chen, S. Varma, T. M. Antonsen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 105, 215005 (2010).
[CrossRef]

Bernstein, A. C.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Blumenfeld, I.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Borger, T.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Buck, A.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Bulanov, S. S.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Chang, Y. Y.

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, Y. Y. Chang, and M. C. Downer “Single-shot tomographic movies of evolving light-velocity objects,” Nat. Commun. (submitted).

Chang, Y.-Y.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Chen, Y.-H.

J. K. Wahlstrand, Y.-H. Cheng, Y.-H. Chen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 107, 103901 (2011).
[CrossRef]

Y.-H. Chen, S. Varma, T. M. Antonsen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 105, 215005 (2010).
[CrossRef]

Cheng, Y.-H.

J. K. Wahlstrand, Y.-H. Cheng, Y.-H. Chen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 107, 103901 (2011).
[CrossRef]

Chvykov, V.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Clayton, C. E.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Couairon, A.

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

Decker, F.-J.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Ditmire, T.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Dong, P.

Donovan, M.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Downer, M. C.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, S. Reed, P. Dong, and M. C. Downer, Opt. Lett. 35, 4087 (2010).
[CrossRef]

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, Y. Y. Chang, and M. C. Downer “Single-shot tomographic movies of evolving light-velocity objects,” Nat. Commun. (submitted).

Dyer, G.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Esarey, E.

E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009).
[CrossRef]

Fazel, N.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Fienup, J. R.

Gaul, E.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Henderson, W.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Hogan, M. J.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Huang, C.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Ischebeck, R.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Iverson, R.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Jalali, B.

D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath, and B. Jalali, Nature 450, 1054 (2007).
[CrossRef]

Joshi, C.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Kalintchenko, G.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Kalmykov, S.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Kaluza, M. C.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Katsouleas, T.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Khudik, V.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Kim, K. Y.

Kirby, N.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Koonath, P.

D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath, and B. Jalali, Nature 450, 1054 (2007).
[CrossRef]

Korzekwa, R.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Krausz, F.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Leemans, W. P.

E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009).
[CrossRef]

Li, Z.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, S. Reed, P. Dong, and M. C. Downer, Opt. Lett. 35, 4087 (2010).
[CrossRef]

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, Y. Y. Chang, and M. C. Downer “Single-shot tomographic movies of evolving light-velocity objects,” Nat. Commun. (submitted).

Lu, W.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Maksimchuk, A.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Marsh, K. A.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Martinez, M.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Matlis, N. H.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Matsuoka, T.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Mikhailova, J. M.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Milchberg, H. M.

J. K. Wahlstrand, Y.-H. Cheng, Y.-H. Chen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 107, 103901 (2011).
[CrossRef]

Y.-H. Chen, S. Varma, T. M. Antonsen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 105, 215005 (2010).
[CrossRef]

Mori, W. B.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Muggli, P.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Mysyrowicz, A.

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

Nicolai, M.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Oz, E.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Pai, C.-H.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Papazoglou, D. G.

D. Abdollahpour, D. G. Papazoglou, and S. Tzortzakis, Phys. Rev. A 84, 053809 (2011).
[CrossRef]

Quevedo, H.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Reed, S.

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, S. Reed, P. Dong, and M. C. Downer, Opt. Lett. 35, 4087 (2010).
[CrossRef]

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Rodriguez, G.

Ropers, C.

D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath, and B. Jalali, Nature 450, 1054 (2007).
[CrossRef]

Rousseau, P.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Said, A. A.

Sävert, A.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Schmid, K.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Schmitt, M. J.

Schroeder, C. B.

E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009).
[CrossRef]

Sears, C. M. S.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Sheik-Bahae, M.

Shvets, G.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Siemann, R. H.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Solli, D. R.

D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath, and B. Jalali, Nature 450, 1054 (2007).
[CrossRef]

Spinks, M.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Tsai, H.-E.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Tzortzakis, S.

D. Abdollahpour, D. G. Papazoglou, and S. Tzortzakis, Phys. Rev. A 84, 053809 (2011).
[CrossRef]

Valenzuela, A. R.

Van Stryland, E. W.

Varma, S.

Y.-H. Chen, S. Varma, T. M. Antonsen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 105, 215005 (2010).
[CrossRef]

Veisz, L.

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Wahlstrand, J. K.

J. K. Wahlstrand, Y.-H. Cheng, Y.-H. Chen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 107, 103901 (2011).
[CrossRef]

Walz, D.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Wang, X.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, S. Reed, P. Dong, and M. C. Downer, Opt. Lett. 35, 4087 (2010).
[CrossRef]

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, Y. Y. Chang, and M. C. Downer “Single-shot tomographic movies of evolving light-velocity objects,” Nat. Commun. (submitted).

Weisen, H.

H. Weisen, Rev. Sci. Instrum. 59, 1544 (1988).
[CrossRef]

Yanovsky, V.

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

Yellampalle, B.

Yi, S. A.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Zgadzaj, R.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, S. Reed, P. Dong, and M. C. Downer, Opt. Lett. 35, 4087 (2010).
[CrossRef]

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, Y. Y. Chang, and M. C. Downer “Single-shot tomographic movies of evolving light-velocity objects,” Nat. Commun. (submitted).

Zhang, X.

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Zhou, M.

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Nat. Commun. (1)

X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y.-Y. Chang, R. Korzekwa, H.-E. Tsai, C.-H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, and M. C. Downer, Nat. Commun. 4, 1988 (2013).

Nat. Phys. (2)

N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, and M. C. Downer, Nat. Phys. 2, 749 (2006).
[CrossRef]

A. Buck, M. Nicolai, K. Schmid, C. M. S. Sears, A. Sävert, J. M. Mikhailova, F. Krausz, M. C. Kaluza, and L. Veisz, Nat. Phys. 7, 543 (2011).
[CrossRef]

Nature (2)

D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath, and B. Jalali, Nature 450, 1054 (2007).
[CrossRef]

I. Blumenfeld, C. E. Clayton, F.-J. Decker, M. J. Hogan, C. Huang, R. Ischebeck, R. Iverson, C. Joshi, T. Katsouleas, N. Kirby, W. Lu, K. A. Marsh, W. B. Mori, P. Muggli, E. Oz, R. H. Siemann, D. Walz, and M. Zhou, Nature 445, 741 (2007).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rep. (1)

A. Couairon and A. Mysyrowicz, Phys. Rep. 441, 47 (2007).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (1)

D. Abdollahpour, D. G. Papazoglou, and S. Tzortzakis, Phys. Rev. A 84, 053809 (2011).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

J. K. Wahlstrand, Y.-H. Cheng, Y.-H. Chen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 107, 103901 (2011).
[CrossRef]

Y.-H. Chen, S. Varma, T. M. Antonsen, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 105, 215005 (2010).
[CrossRef]

Rev. Mod. Phys. (1)

E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

H. Weisen, Rev. Sci. Instrum. 59, 1544 (1988).
[CrossRef]

Other (1)

Z. Li, R. Zgadzaj, X. Wang, Y. Y. Chang, and M. C. Downer “Single-shot tomographic movies of evolving light-velocity objects,” Nat. Commun. (submitted).

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.

Schematic diagram of the MOP-PCI setup.

Fig. 2.
Fig. 2.

MOP-PCI data. (a) Intensity modulation of a probe at delay t=1.7ps behind a 3 mJ pump imaged from object planes at zi=3, 5, 7, and 9 cm, as captured in one shot by four CCD cameras. (b) Closed- (left) and open- (right) aperture z-scan traces of the fused silica plate used for PCI (circles, measured transmission; solid curves, fits based on Gaussian beam assumption). (c) Continuous z-dependent phase shift at t=1.7ps, reconstructed from discrete single-shot object plane data in (a) using Gerchberg–Saxton algorithm. Color scales indicate probe phase shift in rad.

Fig. 3.
Fig. 3.

Four single-shot measurements of the z-evolution of the transverse index profile behind a 3 mJ pump focused in air, with probe at the indicated time delays: (a) pump leading edge, where a positive electronic Kerr effect dominates; (b) pump trailing edge, where a negative plasma contribution is superposed on the electronic Kerr profile; (c) a molecular rotation time behind the pump, where the plasma contribution is superposed on a weaker delayed Kerr profile; and (d) further behind the pump, where only plasma contributes. Each panel was acquired in one shot, with no averaging. Color scales indicate probe phase shift in rad.

Fig. 4.
Fig. 4.

Walk-off compensation in MOP-PCI: (a) schematic of normal (left) and tilted (right) probes; (b) single-shot index profiles as in Fig. 3, but with a shorter (τpr=70fs), more oblique (θ=2.5°) probe, showing the effect of object–probe walk-off; (c) as in (b), but with an optimally tilted probe, showing walk-off compensation [color scales in (b)–(c) indicate probe phase in rad]; (d), (e) plots of index evolution at z=7.5cm versus probe delay t (d) on axis (y=0) and (e) off-axis (y=100μm), obtained from a sequence of images like in (c). Red, EpumpEprobe; blue, EpumpEprobe.

Equations (2)

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

θ>θmin=λ/πσ
θ<θmax=(2cτpr/L)1/2.

Metrics