[PPT] - U l t r a f a s t , i n t e n s e l a s e r PowerPoint Presentation

SLIDE 1

16 Giugno 2009 Advanced Summer School on “Laser-Driven Sources of High Energy Particles and Radiation”

9-16 July 2017, Capri, Italy

L u c a L a b a t e

I s t i t u t

N

a z i

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a l e d i O t t i c a C

n

s i g l i

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a l e d e l l e R i c e r c h e P i s a , I t a l y A l s

a

t I s t i t u t

N

a z i

n

a l e d i F i s i c a N u c l e a r e S e z i

n

e d i P i s a , I t a l y

U l t r a f a s t , i n t e n s e l a s e r p u l s e d i a g n

s

t i c s

( L e c t u r e 2

f

2 ) Consiglio Nazionale delle Ricerche

I s t i t u t

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a z i

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a l e d i F i s i c a N u c l e a r e

SLIDE 2

O u t l i n e

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t h e t e m p

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a l c h a r a c t e r i z a t i

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t l a s e r p u l s e s S p e c t r a l a m p l i t u d e a n d p h a s e P h

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s c h a r a c t e r i z a t i

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t h e p u l s e l e n g t h a n d s p e c t r a l p h a s e m e a s u r e m e n t s : F R O G , S P I D E R L e c t u r e 1

f

2 L e c t u r e 2

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2 C

n

t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s ( i n b r i e f ) W a v e f r

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t c h a r a c t e r i z a t i

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t e c h n i q u e s Wa v e f r

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u s i n g

SLIDE 3

L e t ’ s l

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b i n e d a f t e r b e i n g r e l a t i v e l y t i m e

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n , Wo l f , P r i n c i p l e s

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O p t i c s

C h a r a c t e r i z a t i

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h e t i m e d e l a y b e t w e e n t h e t w

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l y g e t s t h e p

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SLIDE 4

C h a r a c t e r i z a t i

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t h e t e m p

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t h e s p e c t r u m T h e t r a c e i s s y m m e t r i c , e v e n i n t h e p r e s e n c e

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n e g l i g i b l e c h i r p ) ,

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e c a n r e c

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e r t h e p u l s e d u r a t i

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V e r y b a s i c m e t h

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! R e c a l l i n g t h a t U n c h i r p e d p u l s e C h i r p e d p u l s e Q u i t e d i ffj c u l t t

i

n t e r p r e t , w /

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n y h i n t

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t h e p u l s e c h i r p , s p e c t r u m , . . .

SLIDE 5

C h a r a c t e r i z a t i

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t h e t e m p

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r e f e r e n c e p u l s e : 2 n d

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i c c r y s t a l ( a n d a fj l t e r ) b e f

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e t h e d e t e c t

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R e m e m b e r t h a t T h e

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s e r v e d s i g n a l i s t h u s

SLIDE 6

C h a r a c t e r i z a t i

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t h e t e m p

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r e f e r e n c e p u l s e : 2 n d

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1

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t h e f r i n g e e n v e l

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e i s v e r y s e n s i t i v e t

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t h e i n s t a n t a n e

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s f r e q u e n c y

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t h e l a s e r p u l s e ( T i m e s l i c e s

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t h e p u l s e h a v i n g v e r y d i fg e r e n t f r e q u e n c i e s d

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g i v e c l e a r f r i n g e s ) N

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e v e r , t h a t t h e c

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t r a s t r e m a i n s i n a n y c a s e u n a fg e c t e d ! T h i s c a n b e u s e d a s a w a y t

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h e c k t h e a u t

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a l i g n m e n t F r i n g e s a t t h e c a r r i e r f r e q u e n c y ( m

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d e r t e r m s ) a p p e a r i n t h e m e a s u r e d t r a c e d u e t

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h e i n t e r f e r e n c e a m

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g t h e d i fg e r e n t S H s i g n a l s

SLIDE 7

C h a r a c t e r i z a t i

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t h e t e m p

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r e f e r e n c e p u l s e : 2 n d

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n d f r e e I n t e n s i t y A u t

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d i n g t h e i n t e r f e r e n c e t e r m s w i t h a s l i g h t l y m

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SLIDE 8

B a c k g r

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d e l a y s m u c h g r e a t e r t h a n t h e p u l s e w i d t h , w h e n t h e ( 2 n d

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t t h e p u l s e w i d t h T h e ( 2 n d

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t h e a c t u a l p u l s e . T h e r e f

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l e w e r e s y m m e t r i c ,

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e r I ( t ) . I n d e e d w h e r e I f I ( t ) i s s y m m e t r i c , t h e n i t s F T i s r e a l a n d c a n b e t h e r e f

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v e r s e l y , i f I ( t ) i s n

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s y m m e t r i c , t h e p h a s e

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l d b e n e e d e d t

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SLIDE 9

B a c k g r

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d e r I n t e n s i t y A u t

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SLIDE 10

B a c k g r

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SLIDE 11

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e e x a m p l e s

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p u l s e s w i t h d i fg e r e n t c h i r p s U n c h i r p e d p u l s e S y m m e t r i c a l l y b r

a

d e n e d p u l s e , d u e t

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2 n d

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d e r s p e c t r a l p h a s e t e r m

SLIDE 12

A f e w e x a m p l e s

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s e r v e d w i t h 2 n d

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d e r I n t e r f e r

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A s i t c a n b e e a s i l y u n d e r s t

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u n i q u e A s y m m e t r i c p u l s e S y m m e t r i c p u l s e I n t e n s i t y A u t

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a n d d i fg e r e n c e b e t w e e n t r a c e s ( L i m i t e d ) i n f

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t t h e s p e c t r a l p h a s e c a n b e

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t a i n e d f r

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t h e t i m e s , I n t e r f e r

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i s u s e d a s a c l e a r v i s u a l i n d i c a t

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t h e p u l s e c h i r p M

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t e c h n i q u e s a r e n e e d e d i n

r

d e r t

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e t r i e v e t h e s p e c t r a l p h a s e

SLIDE 13

P u l s e c h a r a c t e r i z a t i

n

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SLIDE 14

P u l s e s h a p e c h a r a c t e r i z a t i

n

t e c h n i q u e s i n t h e t i m e

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r e q u e n c y d

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w e c a n “ m e a s u r e ” t h e i n s t a n t a n e

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s f r e q u e n c y

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, c e n t e r e d a t τ T h e s p e c t r u m

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t h e fj e l d i n a t i m e i n t e r v a l a r

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t h e g a t e f u n c t i

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t h e F T ( w i t h r e s p e c t t

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t h i s s i g n a l :

SLIDE 15

A n e x a m p l e

f

a s p e c t r

g

r a m

V e r y c

m

p l e x p u l s e “ S i m p l e ” p u l s e s

SLIDE 16

M e a s u r i n g t h e s p e c t r

g

r a m : t h e F R O G t e c h n i q u e

T h e m a i n e x p e r i m e n t a l c h a l l e n g e i n m e a s u r i n g u l t r a f a s t

p

t i c a l s p e c t r

g

r a m s i s i n i m p l e m e n t i n g a n u l t r a f a s t g a t e f u n c t i

n

I n t h e F R O G ( F r e q u e n c y R e s

l

v e d O p t i c a l G a t i n g ) t e c h n i q u e ( s ) , t h e p u l s e i s u s e d t

g

a t e i t s e l f v i a a n

n

l i n e a r

p

t i c a l i n t e r a c t i

n

D i fg e r e n t F R O G t e c h n i q u e s h a v e b e e n d e v e l

p

e d , e a c h e m p l

y

i n g d i fg e r e n t n

n

l i n e a r e fg e c t D i fg e r e n t F R O G i m p l e m e n t a t i

n

t h u s d i fg e r f r

m

e a c h

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h e r f

r

t h e g a t e f u n c t i

n

, t h a t i s t h e f

s i g n a l

( t , τ) m e a s u r e d

SLIDE 17

P

l

a r i z a t i

n

G a t i n g F R O G ( P G F R O G )

U l t r a f a s t g a t i n g i s a c h i e v e d t h r

u

g h t h e

p

t i c a l K e r r e fg e c t ( 3 r d

r

d e r n

n

l i n e a r i t y ) T h e “ g a t i n g p u l s e ” i n d u c e s b i r e f r i n g e n c e a n d t h e r e f

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a r i z a t i

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f

t h e

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h e r p u l s e , w h i c h i s t h u s t r a n s m i t t e d t h r

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g h t h e 2 n d p

l

a r i z e r

R . T r e b i n

e

t a l . , R e v . S c i . I n s t r . 6 8 , 3 2 7 7 ( 1 9 9 7 )

I t i s e a s y t

c

h e c k t h a t i n t h i s c a s e t h e g a t e i s a n d t h u s t h e s i g n a l P G F R O G i s

n

e

f

t h e m

s

t s u i t a b l e F R O G t e c h n i q u e s t

g

e t s i n g l e

s

h

t

m e a s u r e m e n t

f

u l t r a s h

r

t , m u l t i T W l a s e r s y s t e m s , u s i n g a s i m i l a r m e c h a n i s m ( t i m e d e l a y e n c

d

e d i n s p a t i a l p

s

i t i

n

) t

t

h e

n

e d e s c r i b e d a b

v

e

SLIDE 18

S e c

n

d H a r m

n

i c G e n e r a t i

n

( S H G ) F R O G

F

r

“ l

w

i n t e n s i t y ” l a s e r s y s t e m s , 2 n d h a r m

n

i c g e n e r a t i

n

( χ(2 ) n

n

l i n e a r i t y c a n b e u s e d i n s t e a d T h e s e t u p i s e s s e n t i a l l y t h e s a m e a s f

r

n

n

c

l

l i n e a r I n t e n s i t y A u t

c
r

r e l a t i

n

, w i t h s p e c t r a l r e s

l

u t i

n

a d d e d I t i s e a s y t

c

h e c k t h a t i n t h i s c a s e t h e g a t e i s a n d t h u s t h e s i g n a l A l t h

u

g h v e r y s i m p l e f r

m

t h e p

i

n t

f

v i e w

f

t h e e x p e r i m e n t a l a r r a n g e m e n t , S H G F R O G p r

v

i d e s r a t h e r u n i n t u i t i v e t r a c e s ; t h i s i s d u e t

t

h e f a c t t h a t t h e F R O G t r a c e d e p e n d , i n g e n e r a l ,

n

b

t

h t h e c h i r p

f

t h e p u l s e t

b

e m e a s u r e d a n d t h e ( p

s

s i b l e ) c h i r p

f

t h e g a t e p u l s e .

SLIDE 19

F R O G r e c

n

s t r u c t i

n

a l g

r

i t h m

T h e p u l s e fj e l d E ( t ) c a n b e c

m

p l e t e l y r e t r i e v e d b y a F R O G t r a c e u s i n g a n i t e r a t i v e a l g

r

i t h m ( s e v e r a l v a r i a n t s e x i s t ) . F i r s t n

t

i c e t h a t t h e k n

w

l e d g e

f

E

s i g n a l

( t , τ) i s e n

u

g h t

r

e c

v

e r E ( t ) : Wr i t i n g E

s i g n a l

( t , τ) a s a n I n v e r s e F

u

r i e r T r a n s f

r

m ( w i t h r e s p e c t t

τ)
f

a f u n c t i

n
n

e e a s i l y r e a l i z e s t h a t t h e s p e c t r

g

r a m i s t h e ( s q u a r e ) m

d

u l u s

f

t h e 2 D F

u

r i e r T r a n s f

r

m

f

E

s i g n a l

( t , Ω) U n l i k e t h e 1 D c a s e , i n 2 D i t i s p

s

s i b l e t

r

e c

v

e r a f u n c t i

n

k n

w

i n g i t s ( 2 D ) s p e c t r u m A n e x a m p l e

f

a n i t e r a t i v e F R O G r e c

n

s t r u c t i

n

a l g

r

i t h m

SLIDE 20

E x a m p l e s

f

F R O G t r a c e s

F e w

c

y c l e s p u l s e

SLIDE 21

S p e c t r a l P h a s e I n t e r f e r

m

e t r y f

r

D i r e c t E l e c t r i c F i e l d R e c

n

s t r u c t i

n

T h i s c a n b e c

n

s i d e r e d a n e v

l

u t i

n
f

t h e I n t e r f e r

m

e t r i c A u t

c
r

r e l a t i

n

: b e s i d e t

b

e s h i f t e d i n t i m e , t h e t w

i

n t e r f e r i n g p u l s e s a r e a l s

s

h i f t e d i n f r e q u e n c y ( s p e c t r a l s h e a r i n g )

S e e C h . I a c

n

i s e t a l . , I E E E J

u

r n . Q u a n t u m E l e c t r . 3 5 , 5 1 ( 1 9 9 9 )

I t i s e a s y t

v

e r i f y t h a t t h e m e a s u r e d s p e c t r u m i s F

r

a fm a t s p e c t r a l p h a s e , t h e

v

e r a l l p

w

e r s p e c t r u m e x h i b i t s

s

c i l l a t i

n

s w i t h p e r i

d

2 π/ τ. F

r

c h i r p e d p u l s e s , t h e f r i n g e s e p a r a t i

n

d e p e n d s

n

t h e s p e c t r a l p h a s e d i fg e r e n c e I f t h e p

w

e r s p e c t r u m i s m e a s u r e d w i t h s u ffj c i e n t r e s

l

u t i

n

, t h i s a l l

w

s t h e d e t e r m i n a t i

n
f

t h e s p e c t r a l p h a s e . I n t h i s c a s e , n

i

t e r a t i v e a l g

r

i t h m i s n e e d e d ( a n a l y s i s

n

l y i n v

l

v e s F T , fj l t e r i n g i n t h e f r e q u e n c y d

m

a i n , I F T , . . . )

SLIDE 22

S P I D E R b a s i c s e t u p

P

u l s e s p l i t i n t

t

w

b

e a m s

F

i r s t a r m : a r e p l i c a

f

t h e p u l s e i s g e n e r a t e d ( u s i n g f

r

i n s t a n c e a n e t a l

n

) w i t h a g i v e n d e l a y

S

e c

n

d a r m : t h e p u l s e p a s s e s t h r

u

g h a s t r e t c h e r , w h i c h b r

a

d e n s t h e p u l s e i n t i m e a n d g i v e i t a c h i r p ( ~ q u a d r a t i c s p e c t r a l p h a s e , l i n e a r c h i r p )

T

h e p u l s e p a i r ( r e s u l t i n g f r

m

t h e fj r s t a r m ) a n d t h e s t r e t c h e d p u l s e t h e n i n t e r a c t i n a n

n

l i n e a r c r y s t a l . T h e p h a s e m a t c h i n g i s s e t s

a

s t

n

l y a l l

w

t h e S F G f r

m

a p h

t
n
f

e a c h

f

t h e t w

r

e p l i c a a n d a p h

t
n
f

t h e s t r e t c h e d p u l s e . S i n c e t h e f r e q u e n c y

f

t h e s t r e t c h e d p u l s e a t t h e t i m e

f

i n t e r a c t i

n

w i t h e a c h

f

t h e t w

r

e p l i c a i s d i fg e r e n t , t h i s a c t u a l l y c

r

r e s p

n

d s t

a

s p e c t r a l s h e a r

f

t h e u p c

n

v e r t e d p u l s e s w i t h r e s p e c t t

e

a c h

t

h e r

F

i n a l l y , t h e u p c

n

v e r t e d p

w

e r s p e c t r u m i s m e a s u r e d u s i n g a s p e c t r

m

e t e r

SLIDE 23

P u l s e c h a r a c t e r i z a t i

n

m e t h

d

s : a c

m

p a r i s

n

T

s

u m m a r i z e

n

t h e p u l s e m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s s

f

a r : N

n
c
l

l i n e a r (

r

I n t e n s i t y A u t

c
r

r e l a t i

n

) : n

p

h a s e i n f

r

m a t i

n

C

l

l i n e a r : v e r y l i m i t e d p h a s e i n f

r

m a t i

n

s A u t

c
r

r e l a t i

n

F r e q u e n c y R e s

l

v e d O p t i c a l G a t i n g ( F R O G ) G i v e s a m p l i t u d e a n d p h a s e i n f

r

m a t i

n

O n e s e t u p m a y c

v

e r a l a r g e r a n g e

f

p u l s e d u r a t i

n

s B a s e d

n

i t e r a t i v e a l g

r

i t h m s ( n

t

s u i t a b l e f

r

v e r y h i g h r e p r a t e l a s e r s ) S p e c t r a l P h a s e I n t e r f e r

m

e t r y f

r

D i r e c t E l e c t r i c F i e l d R e c

n

s t r u c t i

n

G i v e s p h a s e i n f

r

m a t i

n

S t r a i g h t f

r

w a r d t

e

x t e n d t

s

i g n i fj c a n t l y s h

r

t p u l s e D i r e c t m e a s u r e m e n t

f

t h e s p e c t r a l p h a s e : n

n

e e d

f

i t e r a t i v e a l g

r

i t h m ( v e r y f a s t )

SLIDE 24

O u t l i n e

A ( n

t

s

s

h

r

t ) i n t r

d

u c t i

n

t

t

h e m a t h e m a t i c a l d e s c r i p t i

n
f

t h e t e m p

r

a l b e h a v i

u

r

f

u l t r a s h

r

t l a s e r p u l s e s ( t e r m i n

l
g

y , , b a s i c f a c t s , . . . ) E x p e r i m e n t a l t e c h n i q u e s f

r

t h e t e m p

r

a l c h a r a c t e r i z a t i

n
f

u l t r a s h

r

t l a s e r p u l s e s S p e c t r a l a m p l i t u d e a n d p h a s e P h

t
d

i

d

e s , s t r e a k c a m e r a T r a n s v e r s e f u n c t i

n

s c h a r a c t e r i z a t i

n

a n d w a v e f r

n

t c

r

r e c t i

n

1

s t

a n d 2

n d

r

d e r a u t

c
r

r e l a t

r

s D i s p e r s i

n

, d i s p e r s i

n

c

m

p e n s a t i

n

A d v a n c e d t e c h n i q u e s f

r

t h e p u l s e l e n g t h a n d s p e c t r a l p h a s e m e a s u r e m e n t s : F R O G , S P I D E R L e c t u r e 1

f

2 L e c t u r e 2

f

2 C

n

t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s ( i n b r i e f ) W a v e f r

n

t c h a r a c t e r i z a t i

n

t e c h n i q u e s Wa v e f r

n

t c

r

r e c t i

n

a n d b e a m f

c

u s i n g

SLIDE 25

C h a r a c t e r i z a t i

n
f

t h e t r a n s v e r s e w a v e f r

n

t

f

a l a s e r b e a m

M

t

i v a t i

n

( s i m p l e ) : u l t r a s h

r

t a n d u l t r a i n t e n s e l a s e r s y s t e m s t y p i c a l l y f e a t u r e a l a r g e n u m b e r

f

e l e m e n t s , w h

s

e

p

t i c a l p e r f

r

m a n c e s c a n b e g r e a t l y a fg e c t e d b y m a t e r i a l n

n
u

n i f

r

m i t y , m a n u f a c t u r i n g i m p e r f e c t i

n

s , m a t e r i a l s t r e s s e s , t h e r m a l l y i n d u c e d d e f

r

m a t i

n

s , … A l l t h e s e f a c t

r

s c a n i n t r

d

u c e w a v e f r

n

t a b e r r a t i

n

s , w h i c h i n t u r n a fg e c t t h e e n e r g y d i s t r i b u t i

n

i n t h e f

c

a l p l a n e F u r t h e r m

r

e , a b e r r a t i

n

s i n t r

d

u c e d b y t h e f

c

u s i n g d e v i c e ( m

s

t

f

t e n a n O fg

A

a x i s P a r a b

l

i c m i r r

r

) c a n b e m e a s u r e d a n d p

s

s i b l y c

r

r e c t e d u s i n g a c t i v e ( d e f

r

m a b l e ) m i r r

r

s

SLIDE 26

M a i n ( l

w
r

d e r ) w a v e f r

n

t a b e r r a t i

n

s

SLIDE 27

C h a r a c t e r i z a t i

n
f

t h e t r a n s v e r s e w a v e f r

n

t

f

a l a s e r b e a m

M

s

t

f

t h e t i m e t h e d e v i a t i

n
f

t h e w a v e f r

n

t f r

m

a p l a n e i s d e s c r i b e d i n t e r m s

f

Z e r n i k e p

l

y n

m

i a l s , w h i c h f

r

m s a c

m

p l e t e s e t

f

p

l

y n

m

i a l s

n

t

t

h e u n i t c i r c l e : w i t h T h e S t r e h l r a t i

c

a n b e w r i t t e n a s a f u n c t i

n
f

t h e c

e

ffj c i e n t s

f

t h e e x p a n s i

n

i n t e r m s

f

Z e r n i k e p

l

y n

m

i a l s : S t r e h l r a t i

:

g i v e s t h e m a x i m u m i n t e n s i t y a c h i e v a b l e w i t h a n a b e r r a t e d b e a m n

r

m a l i z e d t

t

h e

n

e f r

m

a n u n a b e r r a t e d

n

e ( s e e B

r

n & Wo l f f

r

a d e e p e r d i s c u s s i

n

) T h e S t r e h l r a t i

i

s r e l a t e d t

t

h e m e a n s q u a r e d e f

r

m a t i

n
f

t h e w a v e f r

n

t :

SLIDE 28

Wa v e f r

n

t S e n s

r

s ( WF S ) f

r

( u l t r a ) s h

r

t l a s e r p u l s e s

F

r

t h e c h a r a c t e r i z a t i

n
f

( u l t r a ) s h

r

t l a s e r p u l s e s , t w

t

y p e s

f

WF S a r e m

s

t

f

t e n e m p l

y

e d S h a c k

H

a r t m a n n WF S M e a s u r e s t h e d i s p l a c e m e n t s ( w i t h r e s p e c t t

a

n u n a b e r r a t e d b e a m )

f

t h e s p

t
f

d i fg e r e n t b e a m l e t s f

c

u s e d b y a n a r r a y

f

l e n s e s L a t e r a l S h e a r i n g I n t e r f e r

m

e t r y M e a s u r e s t h e i n t e r f e r e n c e

f

2

r

m

r

e r e p l i c a s

f

t h e i m p i n g i n g w a v e f r

n

t

F

r
t

h e r WF m e a s u r e m e n t t e c h n i q e s s e e H . Wa n g e t a l . , H i g h P

w

e r L a s e r S c i . T e c h . 2 , e 2 5 ( 2 1 4 )

SLIDE 29

S h a c k

H

a r t m a n n WF S : t h e w

r

k i n g p r i n c i p l e

F

r

a c

m

p l e t e d i s c u s s i

n
f

t h e a n a l y s i s

f

S H WF S s e e B . S c h a f e r e t a l , R e v . S c i . I n s t r u m . 7 7 , 5 3 1 3 ( 2 6 )

T h e s p

t

d e v i a t i

n

i s r e l a t e d t

t

h e s l

p

e

f

t h e d e f

r

m e d w a v e f r

n

t T h e d i s p l a c e m e n t s

f

t h e s p

t

c e n t r

i

d s w i t h r e s p e c t t

a

p l a n e w a v e r e f e r e n c e p

s

i t i

n

i s a m e a s u r e

f

t h e l

c

a l P

y

i n t i n g v e c t

r

a n d t h u s t h e l

c

a l g r a d i e n t

f

t h e w a v e f r

n

t T h e s e d a t a c a n b e u s e d t

r

e c

n

s t r u c t t h e w a v e f r

n

t , s t a r t i n g f r

m

a p

l

y n

m

i a l e x p a n s i

n

( f

r

i n s t a n c e , a Z e r n i k e e x p a n s i

n

) D a t a f r

m

S H WF S c a n a l s

b

e u s e d t

c

a l c u l a t e “ s t a n d a r d ” b e a m p a r a m e t e r s , s u c h a s t h e M

2

p a r a m e t e r : w h i c h d e p e n d s

n

2 n d

r

d e r m

m

e n t s

f

t h e s

c

a l l e d Wi g n e r d i s t r i b u t i

n

:

SLIDE 30

U s i n g WF S i n u l t r a s h

r

t l a s e r s y s t e m s i n c

m

b i n a t i

n

w i t h d e f

r

m a b l e m i r r

r

s ( D M )

W a t t e l l i e r e t a l . , R e v . S c i . I n s t r u m . 7 5 , 5 1 8 6 ( 2 4 )

SLIDE 31

A n e x a m p l e

f

S h a c k

H

a r t m a n n WF S d a t a

D a t a t a k e n @ I L I L

C

N R P i s a R a w i m a g e f r

m

S H d e t e c t

r

C a l c u l a t e d c e n t r

i

d p

s

i t i

n

s R e t r i e v e d l

c

a l d i s p l a c e m e n t f r

m

l

c

a l r e f e r e n c e c e n t r

i

d

SLIDE 32

A n e x a m p l e

f

S h a c k

H

a r t m a n n WF S d a t a

R e t r i e v e d w a v e f r

n

t R e t r i e v e d c

e

ffj c i e n t s

f

t h e Z e r n i k e e x p a n s i

n

V e r t i c a l A s t i g m a t i s m

SLIDE 33

F a r

fj

e l d d i s t r i b u t i

n

w i t h a n d w /

a

c t i v e w a v e f r

n

t c

r

r e c t i

n

D a t a t a k e n @ I L I L

C

N R P i s a

SLIDE 34

Wa v e f r

n

t c

r

r e c t i

n

f r

m

d i r e c t w a v e f r

n

t s e n s i n g i n t h e f a r

fj

e l d

Wa v e f r

n

t d i s t

r

t i

n

l e a d i n g c a n a l s

b

e i n t r

d

u c e d b y i n c

r

r e c t O fg

A

x i s P a r a b

l

a ( f

c

u s i n g

p

t i c s ) a l i g n m e n t E v e n f

r

v e r y s m a l l a n g l e s

f

m i s a l i g n m e n t , t h i s r e s u l t s i n f

c

a l s p

t

b r

a

d e n i n g a n d t h u s b

t

h m a x i m u m i n t e n s i t y a n d S t r e h l r a t i

d

e g r a d a t i

n

L . L a b a t e e t a l . , A p p l . O p t . 5 5 , 6 5 6 ( 2 1 6 )

SLIDE 35

Wa v e f r

n

t c

r

r e c t i

n

f r

m

d i r e c t w a v e f r

n

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O A P m i s a l i g n m e n t s

SLIDE 36

O u t l i n e

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h e m a t h e m a t i c a l d e s c r i p t i

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y , , b a s i c f a c t s , . . . ) E x p e r i m e n t a l t e c h n i q u e s f

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t l a s e r p u l s e s S p e c t r a l a m p l i t u d e a n d p h a s e P h

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e s , s t r e a k c a m e r a T r a n s v e r s e f u n c t i

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s c h a r a c t e r i z a t i

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A d v a n c e d t e c h n i q u e s f

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t h e p u l s e l e n g t h a n d s p e c t r a l p h a s e m e a s u r e m e n t s : F R O G , S P I D E R L e c t u r e 1

f

2 L e c t u r e 2

f

2 C

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t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s ( i n b r i e f ) W a v e f r

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t c h a r a c t e r i z a t i

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t e c h n i q u e s Wa v e f r

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a n d b e a m f

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SLIDE 37

C

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t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s

D i s c r e t e p r e

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u l s e s A m p l i fj e d S p

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t a n e

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e r e n t p e d e s t a l ” D i fg e r e n t t e c h n i q u e s h a v e b e e n d e v e l

p

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n h a n c e t h e c

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t r a s t ( a t a l l t i m e r a n g e s ) , s u c h a s t h e u s a g e

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c l e a n i n g P

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k e l s c e l l s , p r e

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e d b y t h e u s a g e

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b e r , X P W, p l a s m a m i r r

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s , … R e m i n d : p u l s e c

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t r a s t r e f e r s t

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t h e p e a k i n t e n s i t y

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a l a s e r p u l s e ( m a i n p e a k ) t

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t s b a c k g r

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SLIDE 38

C

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t r a s t m e a s u r e m e n t u s i n g 3 r d

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d e r a u t

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M e a s u r i n g t h e c

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e r n ) C P A l a s e r s y s t e m s r e q u i r e s h i g h

d

y n a m i c r a n g e e x p e r i m e n t a l m e t h

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s a n d h i g h S / N r a t i

T

h i s c a n b e a c h i e v e d u s i n g a h i g h

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d e r n

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l i n e a r p r

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v e r a g i n g

v

e r m a n y s a m p l i n g s T y p i c a l s c h e m e f

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n

t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e b a s e d

n

3 r d

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d e r c

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T h i s i s e s s e n t i a l l y a r e p e t i t i v e ( m u l t i

s

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) m e a s u r e m e n t ( d i fg e r e n t t i m e s a r e s a m p l e d b y a d e l a y s c a n n i n g ) S i n g l e

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s i b l e i n p r i n c i p l e ) i s h i n d e r e d b y t h e n e e d

f

a ) a h i g h d y n a m i c r a n g e a n d b ) a l a r g e t i m e s p a n

SLIDE 39

T

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a r d s i n g l e

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t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s

S i n g l e

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t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e b a s e d

n

t h e c r

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r e l a t i

n

( v i a S F G ) b e t w e e n t h a p u l s e t

b

e m e a s u r e d a n d a v e r y c l e a n “ s a m p l i n g ” p u l s e , g e n e r a t e d v i a O P G / O P A

SLIDE 40