Abstract

We report on the generation of supercontinuum radiation from 2 to 20 μm in a 67 mm long GaAs crystal pumped by a train of 3 ps CO2 laser pulses. Temporal measurements indicate that sub-picosecond pulse splitting is involved in the production of such wide-bandwidth radiation in GaAs. The results show that the observed spectral broadening is heavily influenced by four-wave mixing and stimulated Raman scattering.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. R. Alfano, The Supercontinuum Laser Source (Springer, 2006).
  2. J. W. Nicholson, M. F. Yan, P. Wisk, J. Fleming, F. DiMarcello, E. Monberg, and A. Yablon, Opt. Lett. 28, 643 (2003).
    [CrossRef]
  3. B. R. Washburn, S. A. Diddams, N. R. Newbury, J. W. Nicholson, M. F. Yan, and C. G. Jørgensen, Opt. Lett. 29, 250 (2004).
    [CrossRef]
  4. A. Marandi, C. W. Rudy, V. G. Plotnichenko, E. M. Dianov, K. L. Vodopyanov, and R. L. Byer, Opt. Express 20, 24218 (2012).
    [CrossRef]
  5. C. W. Rudy, A. Marandi, K. L. Vodopyanov, and R. L. Byer, Opt. Lett. 38, 2865 (2013).
    [CrossRef]
  6. F. Théberge, J. Daigle, D. Vincent, P. Mathieu, J. Fortin, B. E. Schmidt, N. Thiré, and F. Légaré, Opt. Lett. 38, 4683 (2013).
    [CrossRef]
  7. S. Coen, H. L. Chau, R. Leonhardt, J. D. Harvey, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Opt. Lett. 26, 1356 (2001).
    [CrossRef]
  8. C. Xia, M. Kumar, O. P. Kulkarni, M. N. Islam, F. L. Terry, M. J. Freeman, M. Poulain, and G. Mazé, Opt. Lett. 31, 2553 (2006).
    [CrossRef]
  9. J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
    [CrossRef]
  10. C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
    [CrossRef]
  11. P. B. Corkum, P. P. Ho, R. R. Alfano, and J. T. Manassah, Opt. Lett. 10, 624 (1985).
    [CrossRef]
  12. S. Ya. Tochitsky, J. J. Pigeon, D. J. Haberberger, C. Gong, and C. Joshi, Opt. Express 20, 13762 (2012).
    [CrossRef]
  13. C. V. Filip, R. Narang, S. Ya. Tochitsky, C. E. Clayton, and C. Joshi, Appl. Opt. 41, 3743 (2002).
    [CrossRef]
  14. C. J. Johnson, G. H. Sherman, and R. Weil, Appl. Opt. 8, 1667 (1969).
    [CrossRef]
  15. A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
    [CrossRef]
  16. A. Demircan and U. Bandelow, Appl. Phys. B 86, 31 (2006).
    [CrossRef]
  17. F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
    [CrossRef]
  18. G. P. Agarwal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).
  19. T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
    [CrossRef]

2013 (2)

2012 (3)

2006 (3)

A. Demircan and U. Bandelow, Appl. Phys. B 86, 31 (2006).
[CrossRef]

C. Xia, M. Kumar, O. P. Kulkarni, M. N. Islam, F. L. Terry, M. J. Freeman, M. Poulain, and G. Mazé, Opt. Lett. 31, 2553 (2006).
[CrossRef]

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

2004 (1)

2003 (2)

J. W. Nicholson, M. F. Yan, P. Wisk, J. Fleming, F. DiMarcello, E. Monberg, and A. Yablon, Opt. Lett. 28, 643 (2003).
[CrossRef]

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

2002 (2)

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

C. V. Filip, R. Narang, S. Ya. Tochitsky, C. E. Clayton, and C. Joshi, Appl. Opt. 41, 3743 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

1999 (1)

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

1985 (1)

1969 (1)

Agarwal, G. P.

G. P. Agarwal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).

Alfano, R. R.

P. B. Corkum, P. P. Ho, R. R. Alfano, and J. T. Manassah, Opt. Lett. 10, 624 (1985).
[CrossRef]

R. R. Alfano, The Supercontinuum Laser Source (Springer, 2006).

Ardilla, A. M.

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Austin, D. R.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Avella, M.

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Bandelow, U.

A. Demircan and U. Bandelow, Appl. Phys. B 86, 31 (2006).
[CrossRef]

Baudisch, M.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Biegert, J.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Byer, R. L.

Chau, H. L.

Clayton, C. E.

Coen, S.

Corkum, P. B.

Couairon, A.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Daigle, J.

Demircan, A.

A. Demircan and U. Bandelow, Appl. Phys. B 86, 31 (2006).
[CrossRef]

Dianov, E. M.

Diddams, S. A.

DiMarcello, F.

Dudley, J. M.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

Eyres, L. A.

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

Faccio, D.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Fejer, M. M.

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

Filip, C. V.

Fleming, J.

Fortin, J.

Freeman, M. J.

Genty, G.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

Gérard, B.

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Gil-Lafon, E.

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Gong, C.

Haberberger, D. J.

Hafizi, B.

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

Harris, J. S.

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

Harvey, J. D.

Hemmer, M.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Ho, P. P.

Hubbard, R. F.

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

Islam, M. N.

Jiménez, J.

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Johnson, C. J.

Jørgensen, C. G.

Joshi, C.

Kapetanakos, C. A.

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

Knight, J. C.

Kulkarni, O. P.

Kumar, M.

Kuo, P. S.

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

Légaré, F.

Leonhardt, R.

Levi, O.

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

Manassah, J. T.

Marandi, A.

Martínez, O.

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Mathieu, P.

Mazé, G.

Milchberg, H. M.

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

Monberg, E.

Napierala, J.

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Narang, R.

Newbury, N. R.

Nicholson, J. W.

Pigeon, J. J.

Pinguet, T. J.

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

Plotnichenko, V. G.

Poulain, M.

Rudy, C. W.

Russell, P. St. J.

Schmidt, B. E.

Sherman, G. H.

Silva, F.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Skauli, T.

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

Sprangle, P.

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

Terry, F. L.

Thai, A.

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Théberge, F.

Thiré, N.

Ting, A.

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

Tochitsky, S. Ya.

Vincent, D.

Vodopyanov, K. L.

Wadsworth, W. J.

Washburn, B. R.

Weil, R.

Wisk, P.

Xia, C.

Yablon, A.

Yan, M. F.

Appl. Opt. (2)

Appl. Phys. B (1)

A. Demircan and U. Bandelow, Appl. Phys. B 86, 31 (2006).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

C. A. Kapetanakos, B. Hafizi, H. M. Milchberg, P. Sprangle, R. F. Hubbard, and A. Ting, IEEE J. Quantum Electron. 35, 565 (1999).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (2)

T. Skauli, P. S. Kuo, K. L. Vodopyanov, T. J. Pinguet, O. Levi, L. A. Eyres, J. S. Harris, and M. M. Fejer, J. Appl. Phys. 94, 6447 (2003).
[CrossRef]

A. M. Ardilla, O. Martínez, M. Avella, J. Jiménez, B. Gérard, J. Napierala, and E. Gil-Lafon, J. Appl. Phys. 91, 5045 (2002).
[CrossRef]

Nat. Commun. (1)

F. Silva, D. R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon, and J. Biegert, Nat. Commun. 3, 807 (2012).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (7)

Rev. Mod. Phys. (1)

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

Other (2)

R. R. Alfano, The Supercontinuum Laser Source (Springer, 2006).

G. P. Agarwal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).

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 (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Simplified experimental setup. HCT is a HgCdTe detector. (b) Typical picosecond 10 μm pulse train used for SC generation.

Fig. 2.
Fig. 2.

Experimentally measured spectrum generated in a 30 mm GaAs crystal. SHG and THG stand for second- and third-harmonic generation, respectively.

Fig. 3.
Fig. 3.

Experimentally measured spectrum generated in a 67 mm long GaAs crystal. SHG and THG stand for second-harmonic and third-harmonic generation, respectively.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Input pulse profile zoomed in the vicinity of maximum peak power. (b) Temporal pulse profile after propagating through 67 mm of GaAs.

Fig. 5.
Fig. 5.

(a), (c), and (e) Simulated SC spectra and (b), (d), and (f) temporal pulse profile in the vicinity of the two most intense pulses after propagating through 67 mm of GaAs. (c) and (d) Represent results obtained with SRS disabled. (e) and (f) Represent results obtained without noise. Note: while we have simulated a full picosecond CO2 pulse train, (b), (d), and (e) are zoomed on the two most intense pulses in the train.

Metrics