Abstract

Soft-x-ray digital in-line microscopic holography is achieved using a fully coherent high-order harmonic source emitting at 32nm. Combination of commercial-grade soft-x-ray optics and a back-illuminated CCD detector allows a compact and versatile holographic setup. Different experimental geometries have been tested by imaging calibrated 50nm tips and 1μm wires. Spatial resolution of 800nm is measured with magnifications ranging from 30 to 110 and a numerical aperture around 0.01. Finally, the potentiality of three-dimensional numerical reconstruction from a single hologram acquisition is shown experimentally.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. Jacobsen, M. Howells, J. Kirz, and S. Rothman, J. Opt. Soc. Am. A 7, 1847 (1990).
    [CrossRef]
  2. I. McNulty, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 347, 170 (1994).
    [CrossRef]
  3. S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
    [CrossRef]
  5. R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
    [PubMed]
  6. L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
    [CrossRef]
  7. D. Gabor, Nature 161, 777 (1948).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. J. Garcia-Sucerquia, W. Xu, S. K. Jericho, P. Klages, M. H. Jericho, and H. J. Kreuzer, Appl. Opt. 45, 836 (2005).
    [CrossRef]
  9. U. Schnars and W. Jueptner, Digital Holography (Springer, 2005).
  10. V. Ayvazyan, N. Baboi, and J. Bähr, Eur. Phys. J. A 37, 297 (2006).
  11. P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]

2006 (1)

V. Ayvazyan, N. Baboi, and J. Bähr, Eur. Phys. J. A 37, 297 (2006).

2005 (1)

2004 (2)

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2002 (1)

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

2000 (1)

L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
[CrossRef]

1994 (1)

I. McNulty, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 347, 170 (1994).
[CrossRef]

1990 (1)

1987 (1)

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

1948 (1)

D. Gabor, Nature 161, 777 (1948).
[CrossRef] [PubMed]

Attwood, D.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Aubert, D.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Ayvazyan, V.

V. Ayvazyan, N. Baboi, and J. Bähr, Eur. Phys. J. A 37, 297 (2006).

Baboi, N.

V. Ayvazyan, N. Baboi, and J. Bähr, Eur. Phys. J. A 37, 297 (2006).

Backus, S.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Bähr, J.

V. Ayvazyan, N. Baboi, and J. Bähr, Eur. Phys. J. A 37, 297 (2006).

Balcou, P.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Bartels, R. A.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Brown, S. B.

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

Burgy, F.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Campbell, E. M.

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

Carre, B.

L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
[CrossRef]

Christov, I. P.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

de Lachèze-Murel, G.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Douillet, D.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Eberhardt, W.

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Eisebitt, S.

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Faivre, G.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Fajardo, M.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Gabor, D.

D. Gabor, Nature 161, 777 (1948).
[CrossRef] [PubMed]

Garcia-Sucerquia, J.

Green, H.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Hallou, A.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Hellwig, O.

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Howells, M.

Jacobsen, C.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

C. Jacobsen, M. Howells, J. Kirz, and S. Rothman, J. Opt. Soc. Am. A 7, 1847 (1990).
[CrossRef]

Jericho, M. H.

Jericho, S. K.

Joyeux, D.

L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
[CrossRef]

Jueptner, W.

U. Schnars and W. Jueptner, Digital Holography (Springer, 2005).

Kapteyn, H. C.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Kazamias, S.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Kirz, J.

Klages, P.

Kreuzer, H. J.

Le Déroff, L.

L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
[CrossRef]

le Pape, S.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Lefrou, T.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Liu, Y.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Lörgen, M.

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Lüning, J.

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Matthews, D. L.

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

McNulty, I.

I. McNulty, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 347, 170 (1994).
[CrossRef]

Mercère, P.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Merdji, H.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Mocek, T.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Morlens, A. S.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Murnane, M. M.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Nilson, D. G.

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

Paul, A.

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Phalippou, D.

L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
[CrossRef]

Rothman, S.

Rousseau, J. P.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Salières, P.

L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
[CrossRef]

Schlotter, W. F.

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Schnars, U.

U. Schnars and W. Jueptner, Digital Holography (Springer, 2005).

Sebban, S.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Stöhr, J.

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Stone, G. F.

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

Trebes, J. E.

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

Valentin, C.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Whelan, D. A.

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

Xu, W.

Zeitoun, P.

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Opt. (1)

Eur. Phys. J. A (1)

V. Ayvazyan, N. Baboi, and J. Bähr, Eur. Phys. J. A 37, 297 (2006).

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

Nature (3)

S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, Nature 432, 885 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

D. Gabor, Nature 161, 777 (1948).
[CrossRef] [PubMed]

P. Zeitoun, G. Faivre, S. Sebban, T. Mocek, A. Hallou, M. Fajardo, D. Aubert, P. Balcou, F. Burgy, D. Douillet, S. Kazamias, G. de Lachèze-Murel, T. Lefrou, S. le Pape, P. Mercère, H. Merdji, A. S. Morlens, J. P. Rousseau, and C. Valentin, Nature 431, 426 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A (1)

I. McNulty, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 347, 170 (1994).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (1)

L. Le Déroff, P. Salières, B. Carre, D. Joyeux, and D. Phalippou, Phys. Rev. A 61, 043802 (2000).
[CrossRef]

Science (2)

J. E. Trebes, S. B. Brown, E. M. Campbell, D. L. Matthews, D. G. Nilson, G. F. Stone, and D. A. Whelan, Science 23, 517 (1987).
[CrossRef]

R. A. Bartels, A. Paul, H. Green, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, S. Backus, I. P. Christov, Y. Liu, D. Attwood, and C. Jacobsen, Science 297, 376 (2002).
[PubMed]

Other (1)

U. Schnars and W. Jueptner, Digital Holography (Springer, 2005).

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 drawing of the soft-x-ray holographic setup.

Fig. 2
Fig. 2

Interference fringes created with Young’s slits of 10 μ m width, separated by 500 μ m and placed in a HH beam of 1 mm diameter.

Fig. 3
Fig. 3

Holograms and their reconstructions for two different setups. Setup 1 (top): a = 10 mm , b = 428 mm , M = 30 , NA = 0.012 . Setup 2 (bottom): a = 3.7 mm , b = 405 mm , M = 110 , NA = 0.025 .

Fig. 4
Fig. 4

Hologram and its reconstructions in three different positions.

Equations (4)

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

Γ ( ξ , η ) = i λ + + Ih ( x , y ) Er ( x , y ) exp ( i 2 π λ ρ ) ρ d x d y ,
ρ = ( x ξ ) 2 + ( y η ) 2 + d 2 .
Γ ( ξ , η ) = + + Ih ( x , y ) Er * ( x , y ) g ( ξ , η , x , y ) d x d y .
g ( ξ , η , x , y ) = i λ exp [ i 2 π λ ( x ξ ) 2 + ( y η ) 2 + d 2 ] ( x ξ ) 2 + ( y η ) 2 + d 2 .

Metrics