OSA's Digital Library

Optics Express

Optics Express

  • Editor: C. Martijn de Sterke
  • Vol. 16, Iss. 24 — Nov. 24, 2008
  • pp: 19909–19919

Spatio-temporal coherence of free electron laser pulses in the soft x-ray regime

R. Mitzner, B. Siemer, M. Neeb, T. Noll, F. Siewert, S. Roling, M. Rutkowski, A.A. Sorokin, M. Richter, P. Juranic, K. Tiedtke, J. Feldhaus, W. Eberhardt, and H. Zacharias  »View Author Affiliations


Optics Express, Vol. 16, Issue 24, pp. 19909-19919 (2008)
http://dx.doi.org/10.1364/OE.16.019909


View Full Text Article

Enhanced HTML    Acrobat PDF (1556 KB)





Browse Journals / Lookup Meetings

Browse by Journal and Year


   


Lookup Conference Papers

Close Browse Journals / Lookup Meetings

Article Tools

Share
Citations

Abstract

The temporal coherence properties of soft x-ray free electron laser pulses at FLASH are measured at 23.9 nm by interfering two timedelayed partial beams directly on a CCD camera. The partial beams are obtained by wave front beam splitting in an autocorrelator operating at photon energies from hν=30 to 200 eV. At zero delay a visibility of (0.63 ± 0.04) is measured. The delay of one partial beam reveals a coherence time of 6 fs at 23.9 nm. The visibility further displays a non-monotonic decay, which can be rationalized by the presence of multiple pulse structure.

© 2008 Optical Society of America

OCIS Codes
(030.1640) Coherence and statistical optics : Coherence
(140.2600) Lasers and laser optics : Free-electron lasers (FELs)
(340.7450) X-ray optics : X-ray interferometry
(340.7480) X-ray optics : X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV)

ToC Category:
X-ray Optics

History
Original Manuscript: August 20, 2008
Revised Manuscript: October 22, 2008
Manuscript Accepted: November 12, 2008
Published: November 19, 2008

Citation
R. Mitzner, B. Siemer, M. Neeb, T. Noll, F. Siewert, S. Roling, M. Rutkowski, A. A. Sorokin, M. Richter, P. Juranic, K. Tiedtke, J. Feldhaus, W. Eberhardt, and H. Zacharias, "Spatio-temporal coherence of free electron laser pulses in the soft x-ray regime," Opt. Express 16, 19909-19919 (2008)
http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?URI=oe-16-24-19909


Sort:  Author  |  Year  |  Journal  |  Reset  

References

  1. H. Wabnitz, L. Bittner, A. R. B. de Castro, R. Döhrmann, P. Gürtler, T. Laarmann, W. Laasch, J. Schulz, A. Swiderski, K. von Haeften, T. Möller, B. Faatz, A. Fateev, J. Feldhaus, C. Gerth, U. Hahn, E. Saldin, E. Schneidmiller, K. Sytchev, K. Tiedtke, R. Treusch, and M. Yurkovk, "Multiple ionization of atom clusters by intense soft x-rays from a free-electron laser," Nature 420, 482 - 485 (2002). [CrossRef] [PubMed]
  2. C. Bostedt, H. Thomas, M. Hoener, E. Eremina T. Fennel, K.-H. Meiwes-Broer H. Wabnitz, M. Kuhlmann, E. Plönjes, K. Tiedtke, R. Treusch, J. Feldhaus, A. R. B. de Castro, and T. Möller, "Multistep ionization of argon clusters in intense femtosecond extreme ultraviolet pulses," Phys. Rev. Lett. 100, 133401 (2008). [CrossRef] [PubMed]
  3. H. N. Chapman, A. Barty, M. J. Bogan, S. Boutet, M. Frank, S. P. Hau-Riege, S. Marchesini, B. W. Woods, S. Bajt, W. H. Benner, R. A. London, E. Plonjes, M. Kuhlmann, R. Treusch, S. Düsterer, T. Tschentscher, J. R. Schneider, E. Spiller, T. Möller, C. Bostedt, M. Hoener, D. A. Shapiro, K. O. Hodgson, D. van der Spoel, F. Burmeister, M. Bergh, C. Caleman, G. Huldt, M. M. Seibert, F. R.N.C. Maia, R. W. Lee, A. Szoke, N. Timneanu, and J. Hajdu, "Femtosecond diffractive imaging with a soft-X-ray free-electron laser," Nat. Physics 2, 839 - 843 (2006). [CrossRef]
  4. H. N. Chapman, S. P. Hau-Riege, M. J. Bogan, S. Bajt, A. Barty, S. Boutet, S. Marchesini, M. Frank, B. W. Woods, W. H. Benner, R. A. London, U. Rohner, A. Szöke, E. Spiller, T. Möller, C. Bostedt, D. A. Shapiro, M. Kuhlmann, R. Treusch, E. Plönjes, F. Burmeister, M. Bergh, C. Caleman, G. Huldt, M. M. Seibert, and J. Hajdu, "Femtosecond time-delay X-ray holography," Nature 448, 676 - 680 (2007) [CrossRef] [PubMed]
  5. W. Ackermann, G. Asova, V. Ayvazyan, A. Azima, N. Baboi, J. Bähr, V. Balandin, B. Beutner, A. Brandt, A. Bolzmann, R. Brinkmann, O. I. Brovko, M. Castellano, P. Castro, L. Catani, E. Chiadroni, S. Choroba, A. Cianchi, J. T. Costello, D. Cubaynes, J. Dardis, W. Decking, H. Delsim-Hashemi, A. Delserieys, G. Di Pirro, M. Dohlus, S. Düsterer, A. Eckhardt, H. T. Edwards, B. Faatz, J. Feldhaus, K. Flöttmann, J. Frisch, L. Fröhlich, T. Garvey, U. Gensch, Ch. Gerth, M. Görler, N. Golubeva, H.-J. Grabosch, M. Grecki, O. Grimm, K. Hacker, U. Hahn, J. H. Han, K. Honkavaara, T. Hott, M. Hüning, Y. Ivanisenko, E. Jaeschke, W. Jalmuzna, T. Jezynski, R. Kammering, V. Katalev, K. Kavanagh, E. T. Kennedy, S. Khodyachykh, K. Klose, V. Kocharyan, M. Körfer, M. Kollewe, W. Koprek, S. Korepanov, D. Kostin, M. Krassilnikov, G. Kube, M. Kuhlmann, C. L. S. Lewis, L. Lilje, T. Limberg, D. Lipka, F. Löhl, H. Luna, M. Luong, M. Martins, M. Meyer, P. Michelato, V. Miltchev, W. D. Möller, L. Monaco, W. F. O. Müller, O. Napieralski, O. Napoly, P. Nicolosi, D. Nölle, T. Nuñez, A. Oppelt, C. Pagani, R. Paparella, N. Pchalek, J. Pedregosa-Gutierrez, B. Petersen, B. Petrosyan, G. Petrosyan, L. Petrosyan, J. Pflüger, E. Plönjes, L. Poletto, K. Pozniak, E. Prat, D. Proch, P. Pucyk, P. Radcliffe, H. Redlin, K. Rehlich, M. Richter, M. Roehrs, J. Roensch, R. Romaniuk, M. Ross, J. Rossbach, V. Rybnikov, M. Sachwitz, E. L. Saldin, W. Sandner, H. Schlarb, B. Schmidt, M. Schmitz, P. Schmüser, J. R. Schneider, E. A. Schneidmiller, S. Schnepp, S. Schreiber, M. Seidel, D. Sertore, A. V. Shabunov, C. Simon, S. Simrock, E. Sombrowski, A. A. Sorokin, P. Spanknebel, R. Spesyvtsev, L. Staykov, B. Steffen, F. Stephan, F. Stulle, H. Thom, K. Tiedtke, M. Tischer, S. Toleikis, R. Treusch, D. Trines, I. Tsakov, E. Vogel, T. Weiland, H. Weise, M. Wellhöfer, M. Wendt, I. Will, A. Winter, K. Wittenburg, W. Wurth, P. Yeates, M. V. Yurkov, I. Zagorodnov, and K. Zapfe, "Operation of a free-electron laser from the extreme ultraviolet to the water window," Nat. Photonics 1, 336 - 342 (2007). [CrossRef]
  6. A. A. Sorokin, S. V. Bobashev, T. Feigl, K. Tiedtke, H. Wabnitz, and M. Richter, "Photoelectric effect at ultrahigh intensities," Phys. Rev. Lett. 99, 213002 (2007). [CrossRef]
  7. S. Eisebitt, J. Lüning, W. F. Schlotter, M. Lörgen, O. Hellwig, W. Eberhardt, and J. Stöhr, "Lensless imaging of magnetic nanostructures by x-ray spectro-holography," Nature 432, 885 - 888 (2004). [CrossRef] [PubMed]
  8. Y. Li, S. Krinsky, J. W. Lewellen, K.-J. Kim, V. Sajaev, and S. V. Milton, "Characterization of a chaotic optical field using a high-gain self-amplified free-electron laser," Phys. Rev. Lett  91, 243602 (2003). [CrossRef] [PubMed]
  9. R. Trebino, K. W. DeLong, D. N. Fittinghoff, J. N. Sweetser, M. A. Krumbügel, and B. A. Richman, "Measuring ultrashort laser pulses in the time-frequency domain using frequency-resolved optical gating," Rev. Sci. Instrum. 68, 3277 (1997). [CrossRef]
  10. R. Ischebeck, J. Feldhaus, Ch. Gerth, E. Saldin, P. Schmüser, E. Schneidmiller, B. Steeg, K. Tiedtke, M. Tonutti, R. Treusch, and M. Yurkov, "Study of the transverse coherence at the TTF free electron laser," Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 507, 175 - 180 (2003). [CrossRef]
  11. V. Sajaev, Z. Zuang, S. G. Biedron, P.K. Den Hartog, E. Gluskin, K.-J. Kim, J. W. Lewellen, Y. Li, O. Makarov, S. V. Milton, and E. R. Moog, "Z-dependent spectral measurements of SASE FEL radiation at APS," Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 506, 304-315 (2003). [CrossRef]
  12. S. Düsterer, P. Radcliffe, G. Geloni, U. Jastrow, M. Kuhlmann, E. Plönjes, K. Tiedtke, R. Treusch, J. Feldhaus, P. Nicolosi, L. Poletto, P. Yeates, H. Luna, J. T. Costello, P. Orr, D. Cubaynes, and M. Meyer, "Spectroscopic characterization of vacuum ultraviolet free electron laser pulses," Opt. Lett. 31, 1750 - 1752 (2006). [CrossRef] [PubMed]
  13. V. Ayvazyan, N. Baboi, J. Bähr, V. Balandin, B. Beutner, A. Brandt, I. Bohnet, A. Bolzmann, R. Brinkmann, O. I. Brovko, J. P. Carneiro, S. Casalbuoni, M. Castellano, P. Castro, L. Catani, E. Chiadroni, S. Choroba, A. Cianchi, H. Delsim-Hashemi, G. Di Pirro, M. Dohlus, S. Düsterer, H. T. Edwards, B. Faatz, A.A. Fateev, J. Feldhaus, K. Flöttmann, J. Frisch, L. Fröhlich, T. Garvey, U. Gensch, N. Golubeva, H.-J. Grabosch, B. Grigoryan, O. Grimm, U. Hahn, J.H. Han, M.V. Hartrott, K. Honkavaara, M. Hüning, R. Ischebeck, E. Jaeschke, M. Jablonka, R. Kammering, V. Katalev, B. Keitel, S. Khodyachykh, Y. Kim, V. Kocharyan, M. Körfer, M. Kollewe, D. Kostin, D. Krämer, M. Krassilnikov, G. Kube, L. Lilje, T. Limberg, D. Lipka, F. Löhl, M. Luong, C. Magne, J. Menzel, P. Michelato, V. Miltchev, M. Minty, W.D. Möller, L. Monaco, W. Müller, M. Nagl, O. Napoly, P. Nicolosi, D. Nölle, T. Nũnez, A. Oppelt, C. Pagani, R. Paparella1, B. Petersen, B. Petrosyan, J. Pflüger, P. Piot, E. Plönjes, L. Poletto, D. Proch, D. Pugachov, K. Rehlich, D. Richter, S. Riemann, M. Ross, J. Rossbach, M. Sachwitz, E.L. Saldin, W. Sandner, H. Schlarb, B. Schmidt, M. Schmitz, P. Schmüser, J.R. Schneider, E.A. Schneidmiller, H.-J. Schreiber, S. Schreiber, A.V. Shabunov, D. Sertore, S. Setzer, S. Simrock, E. Sombrowski, L. Staykov, B. Steffen, F. Stephan, F. Stulle, K. P. Sytchev, H. Thom, K. Tiedtke, M. Tischer, R. Treusch, D. Trines, I. Tsakov, A. Vardanyan, R. Wanzenberg, T. Weiland, H. Weise, M. Wendt, I. Will, A. Winter, K. Wittenburg, M.V. Yurkov, I. Zagorodnov, P. Zambolin, and K. Zapfe, "First operation of a free-electron laser generating GW power radiation at 32 nm wavelength," Eur. Phys. J. D 37, 297-303 (2006). [CrossRef]
  14. E. L. Saldin, E. A. Schneidmiller, and M. V. Yurkov, The physics of free electron lasers (Springer, Berlin, 1999).
  15. E. L. Saldin, E. A. Schneidmiller, and M. V. Yurkov, "Coherence properties of the radiation from X-ray free electron laser," Opt. Commun. 281, 1179-1188 (2008). [CrossRef]
  16. S. Krinsky and Y. Li, "Statistical analysis of the chaotic optical field from a self-amplified spontaneous-emission free-electron laser," Phys. Rev. E 73, 066501 (2006). [CrossRef]
  17. R. Mitzner, M. Neeb, T. Noll, N. Pontius, and W. Eberhardt, "An x-ray autocorrelator and delay line for the VUV-FEL at TTF/DESY," Proc. SPIE 5920, 86-95 (2005). [CrossRef]
  18. E. L. Saldin, E. A. Schneidmiller, and M. V. Yurkov, "Expected properties of radiation from VUV-FEL at DESY (femtosecond mode of operation)," Proc. 2004 FEL Conf. 212-215 (2004).
  19. J. W. Goodman, Statistical Optics (Wiley, New York, 2000).
  20. E. L. Saldin, E. A. Schneidmiller, and M. V. Yurkov, "Statistical properties of the radiation from VUV FEL at DESY operating at 30nm wavelength in the femtosecond regime," Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 562, 472 (2006). [CrossRef]
  21. G. Lambert, T. Hara, D. Garzella, T. Tanikawa, M. Labat, B. Carre, H. Kitamura, T. Shintake, M. Bougeard, S. Inoue, Y. Tanaka, P. Salieres, H. Merdji, O. Chubar, O. Gobert, K. Tahara, and M.-E. Couprie, "Injection of harmonics generated in gas in a free-electron laser providing intense and coherent extreme-ultraviolet light," Nat. Phys. 4, 296 - 300 (2008). [CrossRef]

Cited By

Alert me when this paper is cited

OSA is able to provide readers links to articles that cite this paper by participating in CrossRef's Cited-By Linking service. CrossRef includes content from more than 3000 publishers and societies. In addition to listing OSA journal articles that cite this paper, citing articles from other participating publishers will also be listed.


« Previous Article  |  Next Article »

OSA is a member of CrossRef.

CrossCheck Deposited