Novel Methods for Pulse Compression
Notice bibliographique
Résumé
Strong field physics, femtosecond (1 fs = $10^{-15}$), and attosecond (1 as = $10^{-18}$) science require intense ultrashort laser pulses for excitation and measurement. Although fs pulses can be generated directly from a laser amplifier, durations necessary for ultrafast science require spectral broadening and compression. The most common spectral broadening technique exploits the nonlinear interaction of intense pulses focused into gas-filled hollow-core fibres [1]. These fibres allow for a long interaction length to generate octave-spanning spectra while maintaining a near Gaussian spatial distribution. However, these fibres can be 1 – 3 metres on an optical table with additional 1 m focusing and collimating optics, and require continuous backfilled gas flow. More recently, the self-phase modulation in thin crystals broadens the spectrum and uses a self-focusing relay to maintain the beam quality [2]. A combination of solids and gases to generate a supercontinuum has been used to generate attosecond extreme ultraviolet (XUV) pulses [3]. Ultrashort pulses can have a wide variety of applications, including disrupting biological processes for medical procedures, observation of electronic processes on an attosecond scale, and generating XUV and soft X-ray pulses via high harmonic generation or terahertz via difference frequency generation [4]. Here, we compare numerically and experimentally the spectral broadening in solvents and crystals to demonstrate the potential for a compact setup for generating octave spanning pulses for ultrafast experiments. We find that passing a beam through several cm of methanol produces a supercontinuum spectrum that can support few-fs pulses. Similar to the multi-plate thin crystal method, we place a series of 1 cm cuvettes of methanol around two foci in order to reduce self-focussing effects and to avoid filamentation within the material. We compress these pulses using dispersion compensating mirrors, and characterize the resulting pulses using frequency resolved optical gating (FROG) and a novel measurement scheme. Our simulations and models predict a sub-10 fs bandwidth-limited pulse resulting from two subsequent compressions using a total of 4 cm of methanol to generate a supercontinuum. Using this method, experimentally, we have achieved a broad spectrum capable of supporting sub-30 fs pulses. [1] E. Haddad, R. Safaei, A. Leblanc, R. Piccoli, Y.G. Jeong, H. Ibrahim,B.E. Schmidt, R. Morandotti, L. Razzari, F. Légaré, P. Lassonde. "Molecular gases for pulse compression in hollow core fibers," Optics Express (2018). [2] Y.-C. Cheng, C.-H. Lu, Y.-Y. Lin, and A. H. Kung, "Supercontinuum generation in a multi-plate medium," Optics Express (2016). [3] T. J. Hammond, S. Monchocé, C. Zhang, G. Vampa, D. Klug, A. Y. Naumov, D. M. Villeneuve, and P. B. Corkum "Integrating solids and gases for attosecond pulse generation," Nature Photonics (2017). [4] M. Cheng, A. Reynolds, H. Widgren, and M. Khalil, "Generation of tunable octave-spanning mid-infrared pulses by filamentation in gas media," Optics Letters (2012).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».