Papers
Topics
Authors
Recent
2000 character limit reached

Highly versatile, two-color setup for high-order harmonic generation using spatial light modulators (2405.11859v1)

Published 20 May 2024 in physics.optics and physics.ins-det

Abstract: We present a novel, interferometric, two-color, high-order harmonic generation setup, based on a turn-key Ytterbium-doped femtosecond laser source and its second harmonic. Each interferometer arm contains a spatial light modulator, with individual capabilities to manipulate the spatial beam profiles and to stabilize the relative delay between the fundamental and the second harmonic. Additionally, separate control of the relative power and focusing geometries of the two color beams is implemented to conveniently perform automatized scans of multiple parameters. A live diagnostics system gives continuous information during ongoing measurements.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (49)
  1. P. M. Kraus and H. J. Wörner, “Perspectives of attosecond spectroscopy for the understanding of fundamental electron correlations,” Angewandte Chemie International Edition 57, 5228–5247 (2018).
  2. A. J. den Boef, “Optical metrology of semiconductor wafers in lithography,” in International Conference on Optics in Precision Engineering and Nanotechnology (icOPEN2013), Vol. 8769 (International Society for Optics and Photonics, 2013) p. 876907.
  3. H. Kinoshita, T. Harada, Y. Nagata, T. Watanabe,  and K. Midorikawa, “Development of EUV mask inspection system using high-order harmonic generation with a femtosecond laser,” Jpn. J. Appl. Phys. 53, 086701 (2014).
  4. R. Weissenbilder, S. Carlström, L. Rego, C. Guo, C. M. Heyl, P. Smorenburg, E. Constant, C. L. Arnold,  and A. L’Huillier, “How to optimize high-order harmonic generation in gases,” Nat Rev Phys 4, 713–722 (2022).
  5. P. B. Corkum, “Plasma perspective on strong field multiphoton ionization,” Phys. Rev. Lett. 71, 1994–1997 (1993).
  6. K. J. Schafer, B. Yang, L. F. DiMauro,  and K. C. Kulander, “Above threshold ionization beyond the high harmonic cutoff,” Phys. Rev. Lett. 70, 1599–1602 (1993).
  7. E. Constant, D. Garzella, P. Breger, E. Mével, C. Dorrer, C. Le Blanc, F. Salin,  and P. Agostini, “Optimizing high harmonic generation in absorbing gases: Model and experiment,” Phys. Rev. Lett. 82, 1668–1671 (1999).
  8. M. D. Perry and J. K. Crane, “High-order harmonic emission from mixed fields,” Phys. Rev. A 48, R4051–R4054 (1993).
  9. S. Watanabe, K. Kondo, Y. Nabekawa, A. Sagisaka,  and Y. Kobayashi, “Two-color phase control in tunneling ionization and harmonic generation by a strong laser field and its third harmonic,” Phys. Rev. Lett. 73, 2692–2695 (1994).
  10. K. J. Schafer and K. C. Kulander, “Phase-dependent effects in multiphoton ionization induced by a laser field and its second harmonic,” Phys. Rev. A 45, 8026–8033 (1992).
  11. L. E. Chipperfield, J. S. Robinson, J. W. G. Tisch,  and J. P. Marangos, “Ideal waveform to generate the maximum possible electron recollision energy for any given oscillation period,” Phys. Rev. Lett. 102, 063003 (2009).
  12. N. Dudovich, O. Smirnova, J. Levesque, Y. Mairesse, M. Y. Ivanov, D. M. Villeneuve,  and P. B. Corkum, “Measuring and controlling the birth of attosecond XUV pulses,” Nature Phys 2, 781–786 (2006).
  13. N. Ishii, A. Kosuge, T. Hayashi, T. Kanai, J. Itatani, S. Adachi,  and S. Watanabe, “Quantum path selection in high-harmonic generation by a phase-locked two-color field,” Opt. Express 16, 20876 (2008).
  14. N. Dudovich, J. L. Tate, Y. Mairesse, D. M. Villeneuve, P. B. Corkum,  and M. B. Gaarde, “Subcycle spatial mapping of recollision dynamics,” Phys. Rev. A 80, 011806 (2009).
  15. D. Shafir, Y. Mairesse, D. M. Villeneuve, P. B. Corkum,  and N. Dudovich, “Atomic wavefunctions probed through strong-field light–matter interaction,” Nature Phys 5, 412–416 (2009).
  16. M. Fieß, B. Horvath, T. Wittmann, W. Helml, Y. Cheng, B. Zeng, Z. Xu, A. Scrinzi, J. Gagnon, F. Krausz,  and R. Kienberger, “Attosecond control of tunneling ionization and electron trajectories,” New J. Phys. 13, 033031 (2011).
  17. I. J. Kim, C. M. Kim, H. T. Kim, G. H. Lee, Y. S. Lee, J. Y. Park, D. J. Cho,  and C. H. Nam, “Highly efficient high-harmonic generation in an orthogonally polarized two-color laser field,” Phys. Rev. Lett. 94, 243901 (2005).
  18. T. T. Liu, T. Kanai, T. Sekikawa,  and S. Watanabe, “Significant enhancement of high-order harmonics below 10 nm in a two-color laser field,” Phys. Rev. A 73, 063823 (2006).
  19. R. A. Ganeev, H. Singhal, P. A. Naik, I. A. Kulagin, P. V. Redkin, J. A. Chakera, M. Tayyab, R. A. Khan,  and P. D. Gupta, “Enhancement of high-order harmonic generation using a two-color pump in plasma plumes,” Phys. Rev. A 80, 033845 (2009).
  20. L. Brugnera, F. Frank, D. J. Hoffmann, R. Torres, T. Siegel, J. G. Underwood, E. Springate, C. Froud, E. I. C. Turcu, J. W. G. Tisch,  and J. P. Marangos, “Enhancement of high harmonics generated by field steering of electrons in a two-color orthogonally polarized laser field,” Opt. Lett., OL 35, 3994–3996 (2010).
  21. S. D. C. Roscam Abbing, F. Campi, A. Zeltsi, P. Smorenburg,  and P. M. Kraus, “Divergence and efficiency optimization in polarization-controlled two-color high-harmonic generation,” Sci Rep 11, 24253 (2021).
  22. K. M. Dorney, L. Rego, N. J. Brooks, J. San Román, C.-T. Liao, J. L. Ellis, D. Zusin, C. Gentry, Q. L. Nguyen, J. M. Shaw, A. Picón, L. Plaja, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane,  and C. Hernández-García, “Controlling the polarization and vortex charge of attosecond high-harmonic beams via simultaneous spin–orbit momentum conservation,” Nature Photon 13, 123–130 (2019).
  23. D. Gauthier, P. R. Ribič, G. Adhikary, A. Camper, C. Chappuis, R. Cucini, L. F. DiMauro, G. Dovillaire, F. Frassetto, R. Géneaux, P. Miotti, L. Poletto, B. Ressel, C. Spezzani, M. Stupar, T. Ruchon,  and G. De Ninno, “Tunable orbital angular momentum in high-harmonic generation,” Nat Commun 8, 14971 (2017).
  24. E. Mansten, J. M. Dahlström, P. Johnsson, M. Swoboda, A. L’Huillier,  and J. Mauritsson, “Spectral shaping of attosecond pulses using two-colour laser fields,” New J. Phys. 10, 083041 (2008).
  25. P. Wei, J. Miao, Z. Zeng, C. Li, X. Ge, R. Li,  and Z. Xu, “Selective enhancement of a single harmonic emission in a driving laser field with subcycle waveform control,” Phys. Rev. Lett. 110, 233903 (2013).
  26. P. Wei, Q. Tian, Z. Zeng, J. Jiang, J. Miao, Y. Zheng, X. Ge, C. Li, R. Li,  and Z. Xu, “Efficient selection of a single harmonic emission using a multi-color laser field with an aperture-iris diaphragm,” Laser Phys. 24, 085302 (2014).
  27. S. Mitra, S. Biswas, J. Schötz, E. Pisanty, B. Förg, G. A. Kavuri, C. Burger, W. Okell, M. Högner, I. Pupeza, V. Pervak, M. Lewenstein, P. Wnuk,  and M. F. Kling, “Suppression of individual peaks in two-colour high harmonic generation,” J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 53, 134004 (2020).
  28. J. Mauritsson, P. Johnsson, E. Gustafsson, A. L’Huillier, K. J. Schafer,  and M. B. Gaarde, “Attosecond pulse trains generated using two color laser fields,” Phys. Rev. Lett. 97, 013001 (2006).
  29. A. McPherson, G. Gibson, H. Jara, U. Johann, T. S. Luk, I. A. McIntyre, K. Boyer,  and C. K. Rhodes, “Studies of multiphoton production of vacuum-ultraviolet radiation in the rare gases,” J. Opt. Soc. Am. B, JOSAB 4, 595–601 (1987).
  30. M. Ferray, A. L’Huillier, X. F. Li, L. A. Lompre, G. Mainfray,  and C. Manus, “Multiple-harmonic conversion of 1064 nm radiation in rare gases,” J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 21, L31 (1998).
  31. D. W. Schumacher, F. Weihe, H. G. Muller,  and P. H. Bucksbaum, “Phase dependence of intense field ionization: A study using two colors,” Phys. Rev. Lett. 73, 1344–1347 (1994).
  32. Y. Oishi, M. Kaku, A. Suda, F. Kannari,  and K. Midorikawa, “Generation of extreme ultraviolet continuum radiation driven by a sub-10-fs two-color field,” Opt. Express, OE 14, 7230–7237 (2006).
  33. G. Doumy, J. Wheeler, C. Roedig, R. Chirla, P. Agostini,  and L. F. DiMauro, “Attosecond synchronization of high-order harmonics from midinfrared drivers,” Phys. Rev. Lett. 102, 093002 (2009).
  34. Y. Zheng, Z. Zeng, P. Zou, L. Zhang, X. Li, P. Liu, R. Li,  and Z. Xu, “Dynamic chirp control and pulse compression for attosecond high-order harmonic emission,” Phys. Rev. Lett. 103, 043904 (2009).
  35. L. Brugnera, D. J. Hoffmann, T. Siegel, F. Frank, A. Zaïr, J. W. G. Tisch,  and J. P. Marangos, “Trajectory selection in high harmonic generation by controlling the phase between orthogonal two-color fields,” Phys. Rev. Lett. 107, 153902 (2011).
  36. O. Raz, O. Pedatzur, B. D. Bruner,  and N. Dudovich, “Spectral caustics in attosecond science,” Nature Photon 6, 170–173 (2012).
  37. D. Shafir, H. Soifer, B. D. Bruner, M. Dagan, Y. Mairesse, S. Patchkovskii, M. Y. Ivanov, O. Smirnova,  and N. Dudovich, “Resolving the time when an electron exits a tunnelling barrier,” Nature 485, 343–346 (2012).
  38. F. Brizuela, C. M. Heyl, P. Rudawski, D. Kroon, L. Rading, J. M. Dahlström, J. Mauritsson, P. Johnsson, C. L. Arnold,  and A. L’Huillier, “Efficient high-order harmonic generation boosted by below-threshold harmonics,” Sci Rep 3, 1410 (2013).
  39. H. Soifer, M. Dagan, D. Shafir, B. D. Bruner, M. Y. Ivanov, V. Serbinenko, I. Barth, O. Smirnova,  and N. Dudovich, “Spatio-spectral analysis of ionization times in high-harmonic generation,” Chemical Physics 414, 176–183 (2013).
  40. H. Soifer, B. D. Bruner, M. Negro, M. Devetta, D. Faccialà, C. Vozzi, S. d. Silvestri, S. Stagira,  and N. Dudovich, “Studying the universality of field induced tunnel ionization times via high-order harmonic spectroscopy,” J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 47, 204029 (2014).
  41. D. Faccialà, S. Pabst, B. Bruner, A. Ciriolo, S. De Silvestri, M. Devetta, M. Negro, H. Soifer, S. Stagira, N. Dudovich,  and C. Vozzi, “Probe of multielectron dynamics in xenon by caustics in high-order harmonic generation,” Phys. Rev. Lett. 117, 093902 (2016).
  42. S. Roscam Abbing, F. Campi, F. S. Sajjadian, N. Lin, P. Smorenburg,  and P. M. Kraus, “Divergence control of high-harmonic generation,” Phys. Rev. Applied 13, 054029 (2020).
  43. A. Gindl, P. Suthar, F. Trojánek, P. Malý, T. J.-Y. Derrien,  and M. Kozák, “Attosecond control of solid-state high harmonic generation using ω𝜔\omegaitalic_ω-3ω𝜔\omegaitalic_ω fields,”  (2023), 2310.07254 [physics] .
  44. C. Zhai, R. Shao, P. Lan, B. Wang, Y. Zhang, H. Yuan, S. M. Njoroge, L. He,  and P. Lu, “Ellipticity control of high-order harmonic generation with nearly orthogonal two-color laser fields,” Phys. Rev. A 101, 053407 (2020).
  45. F. Calegari, C. Vozzi, M. Negro, G. Sansone, F. Frassetto, L. Poletto, P. Villoresi, M. Nisoli, S. D. Silvestri,  and S. Stagira, “Efficient continuum generation exceeding 200 eV by intense ultrashort two-color driver,” Opt. Lett., OL 34, 3125–3127 (2009).
  46. A. Wirth, M. T. Hassan, I. Grguraš, J. Gagnon, A. Moulet, T. T. Luu, S. Pabst, R. Santra, Z. A. Alahmed, A. M. Azzeer, V. S. Yakovlev, V. Pervak, F. Krausz,  and E. Goulielmakis, “Synthesized light transients,” Science 334, 195–200 (2011).
  47. R. W. Gerchberg, “A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures,” Optik  (1972).
  48. L. Allen and M. Oxley, “Phase retrieval from series of images obtained by defocus variation,” Optics Communications 199, 65–75 (2001).
  49. U. Andiel, G. D. Tsakiris, E. Cormier,  and K. Witte, “High-order harmonic amplitude modulation in two-colour phase-controlled frequency mixing,” EPL 47, 42 (1999).
Citations (1)

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Dice Question Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Lightbulb Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

List To Do Tasks Checklist Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

X Twitter Logo Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Tweets

This paper has been mentioned in 2 tweets and received 1 like.

Upgrade to Pro to view all of the tweets about this paper: