Signal averaging x-ray streak camera with picosecond jitter

Maksimchuk, Anatoly; Kim, M.; Workman, J.; Korn, G.; Squier, Jeff; Du, D.; Umstadter, D.; Mourou, G.; Bouvier, M.

doi:10.1063/1.1146843

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“…In analogy to conventional streaking (cf. e.g., Shepherd et al, 1995;Maksimchuk et al, 1996;Murnane et al, 1990) that maps time onto distance, attosecond streaking maps time information onto energy thereby allowing to extract time information from the time-integral photoelectron spectrum with attosecond precision Drescher et al, 2001Drescher et al, , 2002Kienberger et al, 2004;Goulielmakis et al, 2004;Mairesse and Quéré, 2005;Quéré et al, 2005;Cavalieri et al, 2007;Gagnon et al, 2008;Schultze et al, 2010;Yakovlev et al, 2010). We illustrate the opportunities and challenges in extracting attosecond timing information from spectral information for the example of attosecond streaking by linearly polarized light.…”

Section: Attosecond Streaking Of Photoemission a Streaking Princmentioning

confidence: 99%

Attosecond chronoscopy of photoemission

2015

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Recent advances in the generation of well characterized sub-femtosecond laser pulses have opened up unpredicted opportunities for the real-time observation of ultrafast electronic dynamics in matter. Such attosecond chronoscopy allows a novel look at a wide range of fundamental photophysical and photochemical processes in the time domain, including Auger and autoionization processes, photoemission from atoms, molecules, and surfaces, complementing conventional energy-domain spectroscopy. Attosecond chronoscopy raises fundamental conceptual and theoretical questions as which novel information becomes accessible and which dynamical processes can be controlled and steered. These questions are currently a matter of lively debate which we address in this review. We will focus on one prototypical case, the chronoscopy of the photoelectric effect by attosecond streaking. Is photoionization instantaneous or is there a finite response time of the electronic wavefunction to the photoabsorption event? Answers to this question turn out to be far more complex and multi-faceted than initially thought. They touch upon fundamental issues of time and time delay as observables in quantum theory. We review recent progress of our understanding of time-resolved photoemission from atoms, molecules, and solids. We will highlight the unresolved and open questions and we point to future directions aiming at the observation and control of electronic motion in more complex nanoscale structures and in condensed matter.

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Section: Attosecond Streaking Of Photoemission a Streaking Princmentioning

confidence: 99%

Attosecond chronoscopy of photoemission

2015

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“…Des résolutions temporelles sub-picoseconde ont été obtenues par cette approche depuis une dizaine d'années par différentes équipes [11][12][13] et des valeurs proches de 250 fs sont les meilleures performances actuelles [14][15], le plus souvent au prix d'une détérioration significative du rapport signal sur bruit. Par ailleurs, le couplage d'une caméra à balayage de fente avec un cristal a été réalisé par quelques équipes [16][17].…”

Section: Introductionunclassified

Caractérisation spectrale et temporelle de l'émission X issue de l'interaction laser-agrégats

et al. 2006

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Résumé. Les agrégats de gaz rares constituent un état de la matière intermédiaire entre les cibles solides massives et les atomes en phase gazeuse. Il a été démontré que les agrégats irradiés sont sources d'ions, d'électrons, de neutrons ainsi que de rayonnement allant du visible aux X durs. Cette source peut-être produite avec un taux de répétition élevé et a l'avantage de ne pas produire de débris, dommageables pour les optiques notamment, et de présenter une très forte conversion de l'énergie laser incidente. Nous nous intéressons au rayonnement X particulièrement, en le caractérisant en intensité, spectre et durée, comme préalable à toute application de cette source X et comme moyen privilégié d'étude de la physique des plasmas nanométriques chauds et denses. En collaboration avec l'INRS-Énergie (Varenne, Qc, Canada), nous avons mis en oeuvre une caméra à balayage de fente dont la résolution temporelle est de 800 fs rms. En focalisant des impulsions laser courtes (30 fs -5 ps) et intenses (jusqu'à 10 17 W/cm 2 ) sur des agrégats d'argon dont le rayon varie de 15 à 30 nm, nous avons démontré que l'émission X dont l'énergie est supérieure à 2 keV est plus courte que 2 ps, limité par la résolution temporelle. En couplant la caméra à un cristal tronconique, dont la conception a été réalisée au LULI (Palaiseau, France), nous nous sommes intéressés au rayonnement de couche K dans la gamme 2,9 -3,2 keV. Nous avons démontré que ce rayonnement a une durée inférieure à 3 ps (limite de la résolution temporelle), et que les raies étaient émises avec un écart relatif inférieur à 1 ps. Une simulation basée sur le modèle nano-plasma proposé par T. Ditmire et sur le code collisionnel-radiatif Transpec a été développée au CELIA. Les spectres X résolus en temps calculés reproduisent à la fois la brièveté d'émission du rayonnement X et les états de charge élevés observés.

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“…Frequency doubling was found to be prohibitively inefficient (15 -20 percent), possibly due to a combination of the short laser-pulse duration and KDP doubling crystal thickness. laser These measurements were obtained with the x-ray jitter-free streak camera [21]. The image shown in Fig.…”

Section: X-ray Backlightermentioning

confidence: 99%

Ultrashort x-ray backlighters and applications

1997

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Previously, using ultrashort laser pulses focused onto solid targets, we have experimentally studied a controllable ultrafast broadband radiation source in the extreme ultraviolet for time-resolved dynamical studies in ultrafast science [J. Workman, A. Maksimchuk, X. Llu, U. Ellenberger, J. S. Coe, C.-Y. Chien, and D. Umstadter, "Control of Bright Picosecond X-Ray Emission from Intense Sub-Picosecond Laser-Plasma Interactions," Phys. Rev. Lett. 75, 2324Lett. 75, (1995]. Once armed with a bright ultrafa.st broadband continuum x-ray source and appropriate detectors, we used the source as a backlighter to study a remotely produced plasma. The application of the source to a problem relevant to high-density matter completes the triad: creating and controlling, efficiently detecting, and applying the source. This work represented the first use of an ult rafast laser-produced x-ray source as a time-resolving probe in an application relevant to atomic, plasma and high-energy-density matter physics. Using the x-ray source as a backlighter, we adopted a pump-probe geometry to investigate the dynamic changes in electronic stucture of a thin metallic film as it is perturbed by an ultrashort laser pulse. Because the laser deposits its energy in a skin depth of about 100~before expansion occurs, up to gigabar pressure shock waves lasting picosecond in duration have been predicted to form in these novel plasmas. This raises the possibility of studying high-energy-density matter relevant to inertial confinement fusion (ICF) and astrophysics in small-scale laboratory experiments. In the past, time-resolved measurements of K-edge shifts in plasmas driven by nanosecond pulses have been used to infer conditions in highly compressed materials. In this study, we used 100-fs laser pulses to impulsively drive shocks into a sample (an untamped 1000~aluminum film on 2000~of parylene-n), measuring L-edge shifts. 2.". , .'

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Signal averaging x-ray streak camera with picosecond jitter

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Attosecond chronoscopy of photoemission

Attosecond chronoscopy of photoemission

Caractérisation spectrale et temporelle de l'émission X issue de l'interaction laser-agrégats

Ultrashort x-ray backlighters and applications

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