Gating attosecond pulse train generation using multicolor laser fields

Abstract

The process of high-order harmonic generation leads to the production of a train of attosecond-duration extreme ultraviolet (XUV) pulses, with one pulse emitted per optical half-cycle. For attosecond pump-probe experiments, a single, isolated attosecond pulse is preferable, requiring an almost continuous spectrum. We show experimentally and numerically that the addition of a second laser field, and later a third, at a noncommensurate frequency relative to the driving field can modify the subcycle shape of the electric field, leading to the appearance of additional spectral components between the usual odd harmonics and in some cases a quasicontinuum. We perform a parametric study of the frequency ratio between the two first laser fields, the result of which is in good agreement with theoretical selection rules. We also show numerically that using three laser frequencies from an optical parametric amplifier can achieve a single attosecond pulse from a 24-fs laser pulse.La g\ue9n\ue9ration d\u2019harmoniques d\u2019ordre \ue9lev\ue9 m\ue8ne \ue0 la production d\u2019un train d\u2019impulsions de rayonnement ultraviolet extr\ueame (UVX) de l\u2019ordre de l\u2019attoseconde par l\u2019\ue9mission d\u2019une impulsion par demi-cycle optique. Dans le cas des exp\ue9riences de pompe-sonde de l\u2019ordre de l\u2019attoseconde, une impulsion d\u2019une attoseconde isol\ue9e est pr\ue9f\ue9rable, ce qui n\ue9cessite un spectre pratiquement continu. Nous montrons, par la voie exp\ue9rimentale et num\ue9rique, que l\u2019ajout d\u2019un deuxi\ue8me champ laser, suivi d\u2019un troisi\ue8me, \ue0 une fr\ue9quence incommensurable comparativement au champ d\u2019entra\ueenement peut modifier la forme des sous-cycles du champ \ue9lectrique et mener \ue0 l\u2019apparition de composantes spectrales suppl\ue9mentaires entre les harmoniques impaires habituelles, et dans certains cas \ue0 un quasicontinuum. Nous avons r\ue9alis\ue9 une \ue9tude param\ue9trique du rapport de fr\ue9quence entre les deux premiers champs laser, dont le r\ue9sultat concorde bien avec les r\ue8gles de s\ue9lection th\ue9oriques. Nous montrons \ue9galement par la voie num\ue9rique que l\u2019utilisation de trois fr\ue9quences laser provenant d\u2019un amplificateur param\ue9trique optique peut permettre d\u2019obtenir une seule impulsion attoseconde \ue0 partir d\u2019une impulsion laser de 24 fs.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye