Ultimate control over light entails the capability of crafting its field waveform. Here, we detail the technological advances that have recently permitted the synthesis of light transients confinable to less than a single oscillation of its carrier wave and the precise attosecond tailoring of their fields. Our work opens the door to light field based control of electrons on the atomic, molecular, and mesoscopic scales.
REFERENCES
1.
2.
T. H.
Maiman
, Nature (London)
187
, 493
(1960
).3.
M.
Dantus
, R. M.
Bowman
, and A. H.
Zewail
, Nature (London)
343
, 737
(1990
).4.
Ahmed H.
Zewail
, J. Phys. Chem. A
104
, 5660
(2000
).5.
M.
Hentschel
, R.
Kienberger
, Ch.
Spielmann
, G. A.
Reider
, N.
Milosevic
, T.
Brabec
, P.
Corkum
, U.
Heinzmann
, M.
Drescher
, and F.
Krausz
, Nature (London)
414
, 509
(2001
).6.
Y.
Mairesse
, A.
de Bohan
, L. J.
Frasinski
, H.
Merdji
, L. C.
Dinu
, P.
Monchicourt
, P.
Breger
, M.
Kovačev
, R.
Taïeb
, B.
Carré
, H. G.
Muller
, P.
Agostini
, and P.
Salières
, Science
302
, 1540
(2003
).7.
M.
Drescher
, M.
Hentschel
, R.
Kienberger
, M.
Uiberacker
, V.
Yakovlev
, A.
Scrinzi
, Th
Westerwalbesloh
, U.
Kleineberg
, U.
Heinzmann
, and F.
Krausz
, Nature (London)
419
, 803
(2002
).8.
R.
Kienberger
, E.
Goulielmakis
, M.
Uiberacker
, A.
Baltuska
, V.
Yakovlev
, F.
Bammer
, A.
Scrinzi
, Th
Westerwalbesloh
, U.
Kleineberg
, U.
Heinzmann
, M.
Drescher
, and F.
Krausz
, Nature (London)
427
, 817
(2004
).9.
E.
Goulielmakis
, Z.-H.
Loh
, A.
Wirth
, R.
Santra
, N.
Rohringer
, V. S.
Yakovlev
, S.
Zherebtsov
, T.
Pfeifer
, A. M.
Azzeer
, M. F.
Kling
, S. R.
Leone
, and F.
Krausz
, Nature (London)
466
, 739
(2010
).10.
C.
Froehly
, B.
Colombeau
, and M.
Vampouille
, in Progress in Optics
, edited by E.
Wolf
(Elsevier
, 1983
), Vol. 20
, p. 63
.11.
A. M.
Weiner
, Rev. Sci. Instrum.
71
, 1929
(2000
).12.
O. E.
Martinez
, J. P.
Gordon
, and R. L.
Fork
, J. Opt. Soc. Am. A
1
, 1003
(1984
).13.
E.
Treacy
, IEEE J. Quantum Electron.
5
, 454
(1969
).14.
A. M.
Weiner
, D. E.
Leaird
, J. S.
Patel
, and J. R.
Wullert
II, IEEE J. Quantum Electron.
28
, 908
(1992
).15.
16.
S. T.
Cundiff
and A. M.
Weiner
, Nat. Photon.
4
, 760
(2010
).17.
F.
Verluise
, V.
Laude
, Z.
Cheng
, Ch.
Spielmann
, and P.
Tournois
, Opt. Lett.
25
, 575
(2000
).18.
T.
Brixner
and G.
Gerber
, Opt. Lett.
26
, 557
(2001
).19.
W. S.
Warren
, H.
Rabitz
, and M.
Dahleh
, Science
259
, 1581
(1993
).20.
P. W.
Brumer
and M.
Shapiro
, Principles of the Quantum Control of Molecular Processes
(Wiley-Interscience
, New Jersey
, 2003
).21.
T.
Brixner
, N. H.
Damrauer
, and G.
Gerber
, in Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics
, edited by B.
Benjamin
and W.
Herbert
(Academic
, 2001
), Vol. 46
, pp. 1
.22.
A.
Assion
, T.
Baumert
, M.
Bergt
, T.
Brixner
, B.
Kiefer
, V.
Seyfried
, M.
Strehle
, and G.
Gerber
, Science
282
, 919
(1998
).23.
M.
Wollenhaupt
, V.
Engel
, and T.
Baumert
, Ann. Rev. Phys. Chem.
56
, 25
(2005
).24.
S. T.
Cundiff
, J. Phys. D: Appl. Phys.
35
, R43
(2002
).25.
L.
Xu
, Ch.
Spielmann
, F.
Krausz
, and R.
Szipöcs
, Opt. Lett.
21
, 1259
(1996
).26.
J.
Reichert
, R.
Holzwarth
, Th.
Udem
, and T. W.
Hänsch
, Opt. Commun.
172
, 59
(1999
).27.
A.
Apolonski
, A.
Poppe
, G.
Tempea
, Ch.
Spielmann
, Th.
Udem
, R.
Holzwarth
, T. W.
Hänsch
, and F.
Krausz
, Phys. Rev. Lett.
85
, 740
(2000
).28.
D. J.
Jones
, S. A.
Diddams
, J. K.
Ranka
, A.
Stentz
, R. S.
Windeler
, J. L.
Hall
, and S. T.
Cundiff
, Science
288
, 635
(2000
).29.
Th.
Udem
, R.
Holzwarth
, and T. W.
Hansch
, Nature (London)
416
, 233
(2002
).30.
S.
Koke
, C.
Grebing
, H.
Frei
, A.
Anderson
, A.
Assion
, and G.
Steinmeyer
, Nat. Photon.
4
, 462
(2010
).31.
T. W.
Hänsch
, Rev. Mod. Phys.
78
, 1297
(2006
).32.
A.
Baltuska
, Th.
Udem
, M.
Uiberacker
, M.
Hentschel
, E.
Goulielmakis
, Ch.
Gohle
, R.
Holzwarth
, V. S.
Yakovlev
, A.
Scrinzi
, T. W.
Hansch
, and F.
Krausz
, Nature (London)
421
, 611
(2003
).33.
F.
Krausz
and M.
Ivanov
, Rev. Mod. Phys.
81
, 163
(2009
).34.
E.
Goulielmakis
, M.
Schultze
, M.
Hofstetter
, V. S.
Yakovlev
, J.
Gagnon
, M.
Uiberacker
, A. L.
Aquila
, E. M.
Gullikson
, D. T.
Attwood
, R.
Kienberger
, F.
Krausz
, and U.
Kleineberg
, Science
320
, 1614
(2008
).35.
E.
Goulielmakis
, M.
Uiberacker
, R.
Kienberger
, A.
Baltuska
, V.
Yakovlev
, A.
Scrinzi
, Th.
Westerwalbesloh
, U.
Kleineberg
, U.
Heinzmann
, M.
Drescher
, and F.
Krausz
, Science
305
, 1267
(2004
).36.
J.
Mauritsson
, T.
Remetter
, M.
Swoboda
, K.
Klünder
, A.
L’Huillier
, K. J.
Schafer
, O.
Ghafur
, F.
Kelkensberg
, W.
Siu
, P.
Johnsson
, M. J. J.
Vrakking
, I.
Znakovskaya
, T.
Uphues
, S.
Zherebtsov
, M. F.
Kling
, F.
Lépine
, E.
Benedetti
, F.
Ferrari
, G.
Sansone
, and M.
Nisoli
, Phys. Rev. Lett.
105
, 053001
(2010
).37.
M. F.
Kling
, Ch.
Siedschlag
, A. J.
Verhoef
, J. I.
Khan
, M.
Schultze
, Th.
Uphues
, Y.
Ni
, M.
Uiberacker
, M.
Drescher
, F.
Krausz
, and M. J. J.
Vrakking
, Science
312
, 246
(2006
).38.
G.
Sansone
, E.
Benedetti
, F.
Calegari
, C.
Vozzi
, L.
Avaldi
, R.
Flammini
, L.
Poletto
, P.
Villoresi
, C.
Altucci
, R.
Velotta
, S.
Stagira
, S.
De Silvestri
, and M.
Nisoli
, Science
314
, 443
(2006
).39.
A. L.
Cavalieri
, N.
Muller
, Th
Uphues
, V. S.
Yakovlev
, A.
Baltuska
, B.
Horvath
, B.
Schmidt
, L.
Blumel
, R.
Holzwarth
, S.
Hendel
, M.
Drescher
, U.
Kleineberg
, P. M.
Echenique
, R.
Kienberger
, F.
Krausz
, and U.
Heinzmann
, Nature (London)
449
, 1029
(2007
).40.
A.
Wirth
, M. Th.
Hassan
, I.
Grguraš
, J.
Gagnon
, A.
Moulet
, T. T.
Luu
, S.
Pabst
, R.
Santra
, Z. A.
Alahmed
, A. M.
Azzeer
, V. S.
Yakovlev
, V.
Pervak
, F.
Krausz
, and E.
Goulielmakis
, Science
334
, 195
(2011
).41.
S. E.
Harris
and A. V.
Sokolov
, Phys. Rev. Lett.
81
, 2894
(1998
).42.
A. V.
Sokolov
, D. R.
Walker
, D. D.
Yavuz
, G. Y.
Yin
, and S. E.
Harris
, Phys. Rev. Lett.
85
, 562
(2000
).43.
T.
Suzuki
, M.
Hirai
, and M.
Katsuragawa
, Phys. Rev. Lett.
101
, 243602
(2008
).44.
J. Q.
Liang
, M.
Katsuragawa
, F.
Le Kien
, and K.
Hakuta
, Phys. Rev. Lett.
85
, 2474
(2000
).45.
Z.-M.
Hsieh
, C.-J.
Lai
, H.-S.
Chan
, S.-Y.
Wu
, C.-K.
Lee
, W.-J.
Chen
, C.-L.
Pan
, F.-G.
Yee
, and A. H.
Kung
, Phys. Rev. Lett.
102
, 213902
(2009
).46.
S.
Baker
, I. A.
Walmsley
, J. W. G.
Tisch
, and J. P.
Marangos
, Nat. Photon.
5
, 664
(2011
).47.
H.-S.
Chan
, Z.-M.
Hsieh
, W.-H.
Liang
, A. H.
Kung
, C.-K.
Lee
, C.-J.
Lai
, R.-P.
Pan
, and L.-H.
Peng
, Science
331
, 1165
(2011
).48.
R. K.
Shelton
, L.-S.
Ma
, H. C.
Kapteyn
, M. M.
Murnane
, J. L.
Hall
, and J.
Ye
, Science
293
, 1286
(2001
).49.
M.
Yamashita
, K.
Yamane
, and R.
Morita
, IEEE J. Sel. Top Quantum Electron.
12
, 213
(2006
).50.
S.
Rausch
, T.
Binhammer
, A.
Harth
, F. X.
Krtner
, and U.
Morgner
, Opt. Express
16
, 17410
(2008
).51.
G.
Krauss
, S.
Lohss
, T.
Hanke
, A.
Sell
, S.
Eggert
, R.
Huber
, and A.
Leitenstorfer
, Nat. Photon.
4
, 33
(2010
).52.
S.-W.
Huang
, G.
Cirmi
, J.
Moses
, K.-H.
Hong
, S.
Bhardwaj
, J. R.
Birge
, L.-J.
Chen
, E.
Li
, B. J.
Eggleton
, G.
Cerullo
, and F. X.
Kartner
, Nat. Photon.
5
, 475
(2011
).53.
E.
Goulielmakis
, V. S.
Yakovlev
, A. L.
Cavalieri
, M.
Uiberacker
, V.
Pervak
, A.
Apolonski
, R.
Kienberger
, U.
Kleineberg
, and F.
Krausz
, Science
317
, 769
(2007
).54.
M.
Maier
, W.
Kaiser
, and J. A.
Giordmaine
, Phys. Rev. Lett.
17
, 1275
(1966
).55.
C.
Iaconis
and I. A.
Walmsley
, Opt. Lett.
23
, 792
(1998
).56.
C.
Yan
and J.-C.
Diels
, J. Opt. Soc. Am. B
8
, 1259
(1991
).57.
I. A.
Walmsley
and V.
Wong
, J. Opt. Soc. Am. B
13
, 2453
(1996
).58.
R.
Trebino
and D. J.
Kane
, J. Opt. Soc. Am. A
10
, 1101
(1993
).59.
M.
Nisoli
, S.
De Silvestri
, O.
Svelto
, R.
Szipöcs
, K.
Ferencz
, Ch.
Spielmann
, S.
Sartania
, and F.
Krausz
, Opt. Lett.
22
, 522
(1997
).60.
A. L.
Cavalieri
, E.
Goulielmakis
, B.
Horvath
, W.
Helml
, M.
Schultze
, M.
Fieß
, V.
Pervak
, L.
Veisz
, V. S.
Yakovlev
, M.
Uiberacker
, A.
Apolonski
, F.
Krausz
, and R.
Kienberger
, New. J. Phys.
9
, 242
(2007
).61.
U.
Graf
, M.
Fieß
, M.
Schultze
, R.
Kienberger
, F.
Krausz
, and E.
Goulielmakis
, Opt. Express
16
, 18956
(2008
).62.
R.
Szipöcs
, K.
Ferencz
, Ch.
Spielmann
, and F.
Krausz
, Opt. Lett.
19
, 201
(1994
).63.
V.
Pervak
, Appl. Opt.
50
, C55
(2011
).64.
M. Z.
Aleksei
, Phys.-Usp.
49
, 605
(2006
).65.
66.
E. E.
Serebryannikov
et al, New. J. Phys.
10
, 093001
(2008
).67.
M.
Schultze
, A.
Wirth
, I.
Grguras
, M.
Uiberacker
, T.
Uphues
, A. J.
Verhoef
, J.
Gagnon
, M.
Hofstetter
, U.
Kleineberg
, E.
Goulielmakis
, and F.
Krausz
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
184
, 68
(2011
).68.
T.
Fuji
, J.
Rauschenberger
, Ch.
Gohle
, A.
Apolonski
, Th.
Udem
, V. S.
Yakovlev
, G.
Tempea
, T. W.
Hänsch
, and F.
Krausz
, New. J. Phys.
7
, 116
(2005
).69.
J. N.
Sweetser
, D. N.
Fittinghoff
, and R.
Trebino
, Opt. Lett.
22
, 519
(1997
).70.
A. V.
Tikhonravov
, M. K.
Trubetskov
, and G. W.
DeBell
, Appl. Opt.
35
, 5493
(1996
).71.
V.
Pervak
, “Multi-octave dispersive optics
” (unpublished).72.
J. F.
Whitaker
, J. A.
Valdmanis
, M. Y.
Frankel
, S.
Gupta
, J. M.
Chwalek
, and G. A.
Mourou
, Microelectron. Eng.
12
, 369
(1990
).73.
V. S.
Yakovlev
, J.
Gagnon
, N.
Karpowicz
, and F.
Krausz
, Phys. Rev. Lett.
105
, 073001
(2010
).74.
J.
Itatani
, F.
Quéré
, G. L.
Yudin
, M.
Yu Ivanov
, F.
Krausz
, and P. B.
Corkum
, Phys. Rev. Lett.
88
, 173903
(2002
).75.
M.
Kitzler
, N.
Milosevic
, A.
Scrinzi
, F.
Krausz
, and T.
Brabec
, Phys. Rev. Lett.
88
, 173904
(2002
).76.
X.
Feng
, S.
Gilbertson
, H.
Mashiko
, H.
Wang
, S. D.
Khan
, M.
Chini
, Y.
Wu
, K.
Zhao
, and Z.
Chang
, Phys. Rev. Lett.
103
, 183901
(2009
).77.
H.
Mashiko
, M. J.
Bell
, A. R.
Beck
, M. J.
Abel
, P. M.
Nagel
, C. P.
Steiner
, J.
Robinson
, D. M.
Neumark
, and S. R.
Leone
, Opt. Express
18
, 25887
(2010
).78.
R.
Trebino
, K. W.
DeLong
, D. N.
Fittinghoff
, J. N.
Sweetser
, M. A.
Krumbugel
, B. A.
Richman
, and D. J.
Kane
, Rev. Sci. Instrum.
68
, 3277
(1997
).79.
Y.
Mairesse
and F.
Quéré
, Phys. Rev. A
71
, 011401
(2005
).80.
J.
Gagnon
, E.
Goulielmakis
, and V. S.
Yakovlev
, Appl. Phys. B: Lasers Opt.
92
, 25
(2008
).81.
M.
Ferray
, A.
L’ Huillier
, X. F.
Li
, L. A.
Lompre
, G.
Mainfray
, and C.
Manus
, J. Phys. B
21
, L31
(1988
).82.
J.
Gagnon
and V.
Yakovlev
, Appl. Phys. B: Lasers Opt.
103
, 303
(2011
).83.
M.
Schultze
, M.
Fieß
, N.
Karpowicz
, J.
Gagnon
, M.
Korbman
, M.
Hofstetter
, S.
Neppl
, A. L.
Cavalieri
, Y.
Komninos
, Th.
Mercouris
, C. A.
Nicolaides
, R.
Pazourek
, S.
Nagele
, J.
Feist
, J.
Burgdörfer
, A. M.
Azzeer
, R.
Ernstorfer
, R.
Kienberger
, U.
Kleineberg
, E.
Goulielmakis
, F.
Krausz
, and V. S.
Yakovlev
, Science
328
, 1658
(2010
).84.
C.
Dorrer
and I. A.
Walmsley
, J. Opt. Soc. Am. B
19
, 1019
(2002
).85.
F.
Reiter
, U.
Graf
, E. E.
Serebryannikov
, W.
Schweinberger
, M.
Fiess
, M.
Schultze
, A. M.
Azzeer
, R.
Kienberger
, F.
Krausz
, A. M.
Zheltikov
, and E.
Goulielmakis
, Phys. Rev. Lett.
105
, 243902
(2010
).86.
F.
Reiter
, U.
Graf
, M.
Schultze
, W.
Schweinberger
, H.
Schröder
, N.
Karpowicz
, A. Mohammed
Azzeer
, R.
Kienberger
, F.
Krausz
, and E.
Goulielmakis
, Opt. Lett.
35
, 2248
(2010
).87.
C.
Homann
, N.
Krebs
, and E.
Riedle
, Appl. Phys. B: Lasers Opt.
104
, 783
(2011
).88.
T.
Nagy
and P.
Simon
, Opt. Express
17
, 8144
(2009
).89.
T.
Fuji
and T.
Suzuki
, Opt. Lett.
32
, 3330
(2007
).90.
F.
Remacle
, M.
Nest
, and R. D.
Levine
, Phys. Rev. Lett.
99
, 183902
(2007
).91.
P.
von den Hoff
, R.
Siemering
, M.
Kowalewski
, and R.
de Vivie-Riedle
, IEEE J. Sel. Top Quantum Electron
18
, 119
(2012
).92.
D. E.
Leaird
and A. M.
Weiner
, Opt. Lett.
24
, 853
(1999
).93.
E.
Ozbay
, Science
311
, 189
(2006
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
