High Harmonic Generation near the Low-Frequency Edge of a Plateau under Nonlinear Propagation of 1.24-μm Near-Infrared Femtosecond Laser Radiation in a Dense Argon Jet

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

High (15–25) harmonic generation in the vacuum ultraviolet spectral range (83–50 nm) has been realized by focused (NA = 0.033) near-infrared femtosecond laser radiation (wavelength λ = 1.24 μm) with a vacuum intensity of ~7.5 × 1014 W/cm2 irradiating a dense gas jet. It has been shown experimentally that the use of such a high-numerical aperture focusing requires high (up to 10 bar) gas jet pressures to optimize phase matching. The use of the dense gas jet results in a noticeable manifestation of nonlinear propagation effects for generating radiation, which affect the generation process through the change in the phase matching conditions. Furthermore, it has been shown that the prechirping of the generating pulse makes it possible to compensate a chirp appearing due to self-phase modulation and to increase the harmonic generation efficiency because of the nonlinear compression of the generating pulse. This approach has allowed 17th (73 nm) harmonic generation with an energy of 2 pJ in a pulse and a generation efficiency of 5.4 × 10–9. The estimates obtained have shown that this radiation can be used for single-pulse maskless photolithography in the extreme ultraviolet range.

About the authors

B. V. Rumyantsev

Faculty of Physics, Moscow State University

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Moscow, Russia

A. V. Pushkin

Faculty of Physics, Moscow State University

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Moscow, Russia

F. V. Potemkin

Faculty of Physics, Moscow State University

Author for correspondence.
Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. E. Appi, C.C. Papadopoulou, J. L. Mapa et al. (Collaboration), Sci. Rep. 10(1), 6867 (2020).
  2. J. Pupeikis, P.-A. Chevreuil, N. Bigler, L. Gallmann, C.R. Phillips, and U. Keller, Optica 7(2), 168 (2020).
  3. M.Y. Ryabikin, M.Y. Emelin, and V.V. Strelkov, Uspekhi Fizicheskikh Nauk 193(4), 382 (2023).
  4. A. Andreev, S.Y. Stremoukhov, and O. Shoutova, Laser Phys. 30(10), 105402 (2020).
  5. B. Mahieu, S. Stremoukhov, D. Gauthier, C. Spezzani, C. Alves, B. Vodungbo, P. Zeitoun, V. Malka, G. De Ninno, and G. Lambert, Phys. Rev. A 97(4), 043857 (2018).
  6. Б. В. Румянцев, А.В. Пушкин, Д. З. Сулейманова, Н.А. Жидовцев, Ф.В. Потемкин, 117(8), 571 (2023).
  7. J. Zhang, X.-F. Pan, C.-L. Xia, H. Du, T.-T. Xu, and J. Guo, Laser Phys. Lett. 13(7), 075302 (2016).
  8. I. Babushkin, A. Demircan, U. Morgner, and A. Savel'ev, Phys. Rev. A 106(1), 013115 (2022).
  9. S. Li, Y. Tang, L. Ortmann, B.K. Talbert, C. I. Blaga, Y.H. Lai, Z.Wang, Y. Cheng, F. Yang, A. S. Landsman, P. Agostini, L. F. DiMauro, Nat. Commun. 14(1), 2603 (2023).
  10. C. Heyl, C. Arnold, A. Couairon, and A. L'Huillier, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 50(1), 013001 (2016).
  11. M. Gaponenko, F. Labaye, V. J. Wittwer, C. Paradis, N. Modsching, L. Merceron, A. Diebold, F. Emaury, I. J. Graumann, C.R. Phillips, C. J. Saraceno, C. Kr¨ankel, U. Keller, and T. S¨udmeyer, Nonlinear Optics. Optica Publishing Group.Waikoloa, Hawaii (2017), NTh3A-1.
  12. V.V. Strelkov, V.T. Platonenko, A.F. Sterzhantov, and M.Y. Ryabikin, Phys.-Uspekhi 59(5), 425 (2016).
  13. T. Popmintchev, M.-C. Chen, D. Popmintchev et al. (Collaboration), Science 336(6086), 1287 (2012).
  14. E. Migal, A. Pushkin, B. Bravy, V. Gordienko, N. Minaev, A. Sirotkin, and F. Potemkin, Opt. Lett. 44(10), 2550 (2019).
  15. Б. В. Румянцев, К.Е. Михеев, А.В. Пушкин, Е.А. Мигаль, С.Ю. Стремоухов, Ф.В. Потемкин, Письма в ЖЭТФ 115(7), 431 (2022).
  16. Б.В. Румянцев, А.В. Пушкин, К.Е. Михеев, Ф.В. Потемкин, Письма в ЖЭТФ 116(10), 659 (2022).
  17. E. Migal, S.Y. Stremoukhov, and F. Potemkin, Phys. Rev. A 101(2), 021401 (2020).
  18. E. Migal, F. Potemkin, and V. Gordienko, Laser Phys. Lett. 16(4), 045401 (2019).
  19. C. Jin, A.-T. Le, and C. Lin, Phys. Rev. A 83(2), 023411 (2011).
  20. P.-C. Li and S.-I. Chu, Phys. Rev. A 88(5), 053415 (2013).
  21. V. Cardin, B. Schmidt, N. Thir'e, S. Beaulieu, V. Wanie, M. Negro, C. Vozzi, V. Tosa, and F. L'egar'e, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 51(17), 174004 (2018).
  22. B. Major, M. Kretschmar, O. Ghafur, A. Hoffmann, K. Kovacs, K. Varj'u, B. Senfftleben, J. T¨ummler, I.Will, T. Nagy, D. Rupp, M. J. J. Vrakking, V. Tosa, and B. Sch¨utte, Journal of Physics: Photonics 2(3), 034002 (2020).
  23. R.W. Boyd, Nonlinear optics, Academic press, N.Y. (2020).
  24. R. Weissenbilder, S. Carlstr¨om, L. Rego, C. Guo, C. Heyl, P. Smorenburg, E. Constant, C. Arnold, and A. L'huillier, Nat. Rev. Phys. 4(11), 713 (2022).
  25. В.П. Кандидов, С.А. Шленов, О. Г. Косарева, Квантовая электроника 39(3), 205 (2009).
  26. A. Braun, G. Korn, X. Liu, D. Du, J. Squier, and G. Mourou, Opt. Lett. 20(1), 73 (1995).
  27. J. Rothhardt, M. Krebs, S. H¨adrich, S. Demmler, J. Limpert, and A. T¨unnermann, New J. Phys. 16(3), 033022 (2014).
  28. R.R. Alfano, Sci. Am. 295(6), 86 (2006).
  29. H. J. Levinson, Jpn. J. Appl. Phys. 61.SD, SD0803 (2022).
  30. C. Wagner, N. Harned, P. Kuerz, M. Lowisch, H. Meiling, D. Ockwell, R. Peeters, K. van Ingen-Schenau, E. van Setten, J. Stoeldraijer, and B. Thuering, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography 7636, 512 (2010).
  31. M. van de Kerkhof, T. van Empel, M. Lercel, C. Smeets, F. van de Wetering, A. Nikipelov, C. Cloin, A. Yakunin, and V. Banine, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography X 10957, 191 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».