Broadband THz emission from gas plasmas induced by femtosecond optical pulses: From fundamentals to applications

Laser and Photonics Reviews

Volumn 1, Issue 4, 2007, Pages 349-368

  Thomson, Mark D ^a   Kreß, Markus ^a   Löffler, Torsten ^a   Roskos, Hartmut G ^a  

^a GOETHE UNIVERSITY   (Germany)

Author keywords

Carrier envelope phase; Femtosecond; Four wave rectification; Plasma; Pressure dependence; Spectroscopy; Terahertz generation

Indexed keywords

EID: 38049053607     PISSN: 18638880     EISSN: 18638899     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/lpor.200710025     Document Type: Review

References (81)

1. M. C. Beard, G. M. Turner, and C. A. Schmuttenmaer, J. Phys. Chem. B 106, 7146 (2002).
2. M. Hangyo, M. Tani, and T. Nagashima, Int. J. Infrared Millim. Waves 26, 1661 (2005).
3. G. Segschneider, F. Jacob, T. Löffler, H. G. Roskos, S. Tautz, P. Kiesel, and G. Döhler, Phys. Rev. B 65, 125205 (2002).
4. P. Gaal, K. Reimann, M. Woemer, T. Elsaesser, R. Hey, and K. H. Ploog, Phys. Rev. Lett. 96, 187402 (2006).
5. Z. Jiang and X. C. Zhang, Opt. Lett. 23, 1114 (1998).
6. A. Dobroiu, C. Otani, and K. Kawase, Meas. Sci. Technol. 17, R161 (2006).
7. D. You, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, and D. R. Dykaar, Opt. Lett. 18, 290 (1993).
8. X. C. Zhang, B. B. Hu, J. T. Darrow, and D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 1011 (1990).
9. K. Liu, J. Xu, T. Yaun, and X. C. Zhang, Phys. Rev. B 73, 155330 (2006).
10. T. Löffler, T. Hahn, M. D. Thomson, F. Jacob, and H. G. Roskos, Opt. Express 13, 5353 (2005).
11. T. Löffler, M.Kreß, M.D. Thomson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
12. C. Kübler, R. Huber, and A. Leitenstorfer, Semicond. Sci. Technol. 20, S128 (2005).
13. M. Koeberg, E. Hendry, J.M. Schins, H.A. van Laarhoven, C. F. J. Flipse, K. Reimann, M. Woemer, T. Elsaesser, and M. Bonn, Phys. Rev. B 75, 195216 (2007).
14. R. Huber, C. Kübler, S. Tubel, and A. Leitenstorfer, J. Mod. Opt. 52, 965 (2005).
15. H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 71, 2725 (1993).
16. H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, and R. W. Falcone, Phys. Rev. E 49, 671 (1994).
17. T. Löffler, F. Jacob, and H. G. Roskos, Appl. Phys. Lett. 77, 453 (2000).
18. T. Löffler and H. G. Roskos, J. Appl. Phys. 91, 2611 (2002).
19. D. J. Cook and R. M. Hochstrasser, Opt. Lett. 25, 1210 (2000).
20. D. W. Schumacher and P. H. Bucksbaum, Phys. Rev. A 54, 4271 (1996).
21. M. Kreß, T. Löffler, S. Eden, M. D. Thomson, and H. G. Roskos, Opt. Lett. 29, 1120 (2004).
22. T. Löffler, M. Kress, M. D. Thomson, and H. G. Roskos, Acta Phys. Pol. A 107, 99 (2005).
23. T. Bartel, P. Gaal, K. Reimann, M. Woerner, and T. Elsaesser, Opt. Lett. 30, 2805 (2005).
24. X. Xie, J. Dai, and X. C. Zhang, Phys. Rev. Lett. 96, 075005 (2006).
25. H. Zhong, N. Karpowicz, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 261103 (2006).
26. K. Y. Kim, J. H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Rodriguez, Opt. Express 15, 4577 (2007).
27. K. Reimann, Rep. Prog. Phys. 70, 1597 (2007).
28. M. Kreß, T. Löffler, M. D. Thomson, R. Dömer, H. Gimpel, K. Zrost, T. Ergler, R. Moshammer, U. Morgner, J. Ullrich, and H. G. Roskos, Nat. Phys. 2, 327 (2006).
29. M. Kreß, T. Löffler, M. D. Thomson, R. Dömer, H. Gimpel, K. Zrost, T. Ergler, R. Moshammer, U. Morgner, J. Ullrich, and H. G. Roskos, Acta Phys. Pol. A, in press (2007).
30. J. Dai, X. Xie, and X. C. Zhang, Phys. Rev. Lett. 97, 103903 (2006).
31. X. Xie, J. Xu, J. Dai, and X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 141104 (2007).
32. G. Méchain, S. Tzortzakis, B. Prade, M. Franco, A. Mysyrowicz, and B. Leriche, Appl. Phys. B 77, 707 (2003).
33. C. D'Amico, A. Houard, M. Franco, B. Prade, A, Mysyrowicz, A. Couairon, and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 98, 235002 (2007).
34. C. C. Cheng, E. M. Wright, and J. V Moloney, Phys. Rev. Lett. 87, 213001 (2001).
35. W. Hoyer, A. Knorr, J. V. Moloney, E. M. Wright, M. Kira, and S. W. Koch, Phys. Rev. Lett. 94, 115004 (2005).
36. P. B. Corkum, Phys. Rev. Lett. 71, 1994 (1993).
37. M. Kreß, Terahertz-Erzeugung in laserinduzierten Plasmen mit Few-Cycle Laserpulsen, Ph. D. thesis, J. W. Goethe-Universität, Frankfurt, Germany (2006).
38. N. B. Delone and V. P. Krainov, Atoms in strong light fields (Springer, Berlin, 1985).
39. L. V Keldysh, Sov. Phys. JETP 20, 1307 (1965).
40. W. P. Leemans, C. E. Clayton, W. B. Mori, K. A. Marsh, P. K. Kaw, A. Dyson, C. Joshi, and J. M. Wallace, Phys. Rev. A 46, 1091 (1992).
41. P. B. Corkum, N.H. Burnett, and F. Brunel, Phys. Rev. Lett. 62, 1259 (1989).
42. S. C. Rae and K. Burnett, Phys. Rev. A 46, 1084 (1992).
43. T. Löffler, Erzeugung intensiver Pulse im Terahertzfrequenzbereich mittels laser-generierter Plasmen, Ph. D. thesis, J. W. Goethe-Universität, Frankfurt, Germany (2003).
44. S. C. Rae, Opt. Commun. 97, 25 (1993), General description of ionisation regimes.
45. S.C. Rae, Opt. Commun. 104, 330 (1994).
46. M. Mlejnek, E. M. Wright, and J. V. Moloney, Phys. Rev. E 58, 4903 (1998).
47. M. D. Perry, O. L. Landen, A. Szöke, and E. M. Campbell, Phys. Rev. A 37, 747 (1988).
48. M. Kolesik and J. V. Moloney, Phys. Rev. E 70, 036604 (2004).
49. V. Tosa, A. Bende, T. D. Silipas, H. T. Kim, and C. H. Nam, Rom. J. Phys. 50, 741 (2005).
50. R. Rankin, C. E. Capjack, N. H. Burnett, and P. B. Corkum, Opt. Lett. 16, 835 (1991).
51. E. Nibbering, G. Grillon, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz, J. Am. Opt. Soc. B 14, 650 (1997).
52. S. Skupin, U. Peschel, C. Etrich, L. Leine, D. Michaelis, and F. Lederer, Opt. Lett. 27, 1812 (2002).
53. J. K. Ranka and A. L. Gaeta, Opt. Lett. 23, 534 (1998).
54. G. Gallot and D. Grischkowsky, J. Am. Opt. Soc. B 16, 1204 (1999).
55. A. Yariv and P. Yeh, Optical waves in crystals: Propagation and control of laser radiation (John Wiley and Sons, New York, 2002).
56. Y. Oishi, M. Kaku, A. Suda, F. Kannari, and K. Midorikawa, Opt. Express 14, 7230 (2006).
57. R. J. Goldston and P. J. Rutherford, Introduction to plasma physics (Institute of Physics Publishing, Philadelphia, 1997).
58. G. Zhao, R.N. Schouten, N. van der Valk, W. T. Wenckebach, and P. C. M. Planken, Rev. Sci. Instrum. 73, 1715 (2002).
59. H. J. Bakker, G. C. Cho, H. Kurz, Q. Wu, and X. C. Zhang, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1795 (1998).
60. K. Reimann, R. P. Smith, A.M. Weiner, T. Elsaesser, and M. Woerner, Opt. Lett. 28, 471 (2003).
61. E. Budiarto, J. Margolies, S. Jeong, J. Son, and J. Bokor, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1839 (1996).
62. Y. R. Shen, The principles of nonlinear optics (John Wiley and Sons, New York, 1984).
63. G. Rodriguez, C. W. Siders, C. L. Guo, and A. J. Taylor, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 7, 579 (2001).
64. J. A. C. Weideman, SIAM J. Numer. Anal. 31, 1497 (1994).
65. S. Hoffmann, M. Hofmann, E. Bründermann, M. Havenith, M. Matus, J. V. Moloney, A. S. Moskalenko, M. Kira, S.W. Koch, S. Saito, and K. Sakai, Appl. Phys. Lett. 84, 3585 (2004).
66. G. G. Paulus, Laser Phys. 15, 843 (2005).
67. J. J. Macklin, J. D. Kmetec, and C. L. G. III, Phys. Rev. lett. 70, 766 (1993).
68. S. Gorienko, A. Pukhov, O. Shorokhov, and T. Beava, Phys. Rev. Lett. 93, 1150021 (2004).
69. X. Liu, Phys. Rev. Lett. 93, 2630011 (2004).
70. F. Lindner, G. G. Paulus, H. Walther, A. Baltuska, E. Goulielmakes, M. Lezius, and F. Krausz, Phys. Rev. Lett. 92, 1130011 (2004).
71. P. A. Roos, X. Li, R. P. Smith, J. A. Pipis, T. M. Fortier, and S. T. Cundiff, Opt. Lett. 30, 735 (2005).
72. R. Trebino, A. Baltuska, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, Top. Appl. Phys. 95, 231 (2004).
73. G. Stibenz, C. Ropers, C. Lienau, C. Warmuth, A. Wyatt, I. Walmsley, and G. Steinmeyer, Appl. Phys. B 83, 511 (2006).
74. S. T. Cundiff, J. Phys. D 35, R43 (2002).
75. G. G. Paulus, F. Grasbon, H. Walther, P. Villoresi, M. Nisoli, S. Stagira, E. Priori, and S. D. Silvestri, Nature 414, 182 (2001).
76. G. R Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 4th edition (Academic Press, Amsterdam, 2006).
77. J. N. Heyman, R. Kersting, and K. Unterrainer, Appl. Phys. Lett. 72, 644 (1998).
78. K. Unterrainer, R. Kersting, R. Bratschitsch, T. Müller, G. Strasser, and J. Heyman, Physica E 9, 76 (2001).
79. Y. S. Lee, W. C. Hurlbut, K. L. Vodopyanov, M. M. Fejer, and V. G. Kozlov, Appl. Phys. Lett. 89, 181104 (2006).
80. Z. M. Sheng, K. Mima, and J. Zhang, Phys. Plasmas 12, 123103 (2005).
81. H. C. Wu, Z. M. Sheng, Q. L. Dong, H. Xu, and J. Zhang, Phys. Rev. E 75, 016407 (2007).