We describe the versatile features of the attosecond beamline recently installed at CEA-Saclay on the PLFA kHz laser. It combines a fine and very complete set of diagnostics enabling high harmonic spectroscopy (HHS) through the advanced characterization of the amplitude, phase, and polarization of the harmonic emission. It also allows a variety of photo-ionization experiments using magnetic bottle and COLTRIMS (COLd Target Recoil Ion Momentum Microscopy) electron spectrometers that may be used simultaneously, thanks to a two-foci configuration. Using both passive and active stabilization, special care was paid to the long term stability of the system to allow, using both experimental approaches, time resolved studies with attosecond precision, typically over several hours of acquisition times. As an illustration, applications to multi-orbital HHS and electron-ion coincidence time resolved spectroscopy are presented.

1.
P. M.
Paul
,
E. S.
Toma
,
P.
Breger
,
G.
Mullot
,
F.
Augé
,
P.
Balcou
,
H. G.
Muller
, and
P.
Agostini
,
Science
292
,
1689
(
2001
).
2.
M.
Hentschel
,
R.
Kienberger
,
C.
Spielmann
,
G. A.
Reider
,
N.
Milosevic
,
T.
Brabec
,
P. B.
Corkum
,
U.
Heinzmann
,
M.
Drescher
, and
F.
Krausz
,
Nature
414
,
509
(
2001
).
3.
F.
Krausz
and
M.
Ivanov
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
163
(
2009
).
4.
M.
Drescher
,
M.
Hentschel
,
R.
Kienberger
,
M.
Uiberacker
,
V.
Yakovlev
,
A.
Scrinzi
,
T.
Westerwalbesloh
,
U.
Kleineberg
,
U.
Heinzmann
, and
F.
Krausz
,
Nature
419
,
803
(
2002
).
5.
G.
Sansone
,
F.
Kelkensberg
,
J. F.
Pérez-Torres
,
F.
Morales
,
M. F.
Kling
,
W.
Siu
,
O.
Ghafur
,
P.
Johnsson
,
M.
Swoboda
,
E.
Benedetti
,
F.
Ferrari
,
F.
Lépine
,
J. L.
Sanz-Vicario
,
S.
Zherebtsov
,
I.
Znakovskaya
,
A.
L’huillier
,
M. Y.
Ivanov
,
M.
Nisoli
,
F.
Martín
, and
M. J. J.
Vrakking
,
Nature
465
,
763
(
2010
).
6.
M.
Fiess
,
M.
Schultze
,
E.
Goulielmakis
,
B.
Dennhardt
,
J.
Gagnon
,
M.
Hofstetter
,
R.
Kienberger
, and
F.
Krausz
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
093103
(
2010
).
7.
A. L.
Cavalieri
,
N.
Müller
,
T.
Uphues
,
V. S.
Yakovlev
,
A.
Baltuska
,
B.
Horvath
,
B.
Schmidt
,
L.
Blümel
,
R.
Holzwarth
,
S.
Hendel
,
M.
Drescher
,
U.
Kleineberg
,
P. M.
Echenique
,
R.
Kienberger
,
F.
Krausz
, and
U.
Heinzmann
,
Nature
449
,
1029
(
2007
).
8.
E.
Magerl
,
S.
Neppl
,
A. L. L.
Cavalieri
,
E. M.
Bothschafter
,
M.
Stanislawski
,
T.
Uphues
,
M.
Hofstetter
,
U.
Kleineberg
,
J. V.
Barth
,
D.
Menzel
,
F.
Krausz
,
R.
Ernstorfer
,
R.
Kienberger
, and
P.
Feulner
,
Rev. Sci. Instrum.
82
,
063104
(
2011
).
9.
R.
Locher
,
M.
Lucchini
,
J.
Herrmann
,
M.
Sabbar
,
M.
Weger
,
A.
Ludwig
,
L.
Castiglioni
,
M.
Greif
,
M.
Hengsberger
,
L.
Gallmann
, and
U.
Keller
,
Rev. Sci. Instrum.
85
,
013113
(
2014
).
10.
P.
Tzallas
,
E.
Skantzakis
, and
D.
Charalambidis
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
45
,
074007
(
2012
).
11.
E. J.
Takahashi
,
P.
Lan
,
O. D.
Mücke
,
Y.
Nabekawa
, and
K.
Midorikawa
,
Nat. Commun.
4
,
2691
(
2013
).
12.
P.
Rudawski
,
C. M.
Heyl
,
F.
Brizuela
,
J.
Schwenke
,
A.
Persson
,
E.
Mansten
,
R.
Rakowski
,
L.
Rading
,
F.
Campi
,
B.
Kim
,
P.
Johnsson
, and
A.
L’Huillier
,
Rev. Sci. Instrum.
84
,
073103
(
2013
).
13.
Z. H.
Loh
,
M.
Khalil
,
R. E.
Correa
,
R.
Santra
,
C.
Buth
, and
S. R.
Leone
,
Phys. Rev. Lett.
98
(
6
),
0703149
(
2007
); e-print arXiv:abs/0703149.
14.
A.
Wirth
,
M. T.
Hassan
,
I.
Grguras
,
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
).
15.
M.
Chini
,
K.
Zhao
, and
Z.
Chang
,
Nat. Photonics
8
,
178
(
2014
).
16.
L.
Gallmann
,
J.
Herrmann
,
R.
Locher
,
M.
Sabbar
,
A.
Ludwig
,
M.
Lucchini
, and
U.
Keller
,
Mol. Phys.
111
,
2243
(
2013
).
17.
J.
Itatani
,
J.
Levesque
,
D.
Zeidler
,
H.
Niikura
,
H.
Pepin
,
J. C.
Kieffer
,
P. B.
Corkum
, and
D. M.
Villeneuve
,
Nature
432
,
867
(
2004
).
18.
S.
Haessler
,
J.
Caillat
,
W.
Boutu
,
C.
Giovanetti-Teixeira
,
T.
Ruchon
,
T.
Auguste
,
Z.
Diveki
,
P.
Breger
,
A.
Maquet
,
B.
Carré
,
R.
Taïeb
, and
P.
Salières
,
Nat. Phys.
6
,
200
(
2010
).
19.
C.
Vozzi
,
M.
Negro
,
F.
Calegari
,
G.
Sansone
,
M.
Nisoli
,
S.
De Silvestri
, and
S.
Stagira
,
Nat. Phys.
7
,
822
(
2011
).
20.
P.
Salières
,
A.
Maquet
,
S.
Haessler
,
J.
Caillat
, and
R.
Taïeb
,
Rep. Prog. Phys.
75
,
062401
(
2012
).
21.
T.
Kanai
,
S.
Minemoto
, and
H.
Sakai
,
Nature
435
,
470
(
2005
).
22.
S.
Baker
,
J. S.
Robinson
,
C. A.
Haworth
,
H.
Teng
,
R.
Smith
,
C. C.
Chirila
,
M.
Lein
,
J. W. G.
Tisch
, and
J. P.
Marangos
,
Science
312
,
424
(
2006
).
23.
N. L.
Wagner
,
A.
Wüest
,
I. P.
Christov
,
T.
Popmintchev
,
X.
Zhou
,
M. M.
Murnane
, and
H. C.
Kapteyn
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
103
,
13279
(
2006
).
24.
L.
Nugent-Glandorf
,
M.
Scheer
,
D.
Samuels
,
A.
Mulhisen
,
E.
Grant
,
X.
Yang
,
V.
Bierbaum
, and
S.
Leone
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
17
(
2001
).
25.
H. J.
Wörner
,
J. B.
Bertrand
,
D. V.
Kartashov
,
P. B.
Corkum
, and
D. M.
Villeneuve
,
Nature
466
,
604
(
2010
).
26.
W.
Li
,
X.
Zhou
,
R.
Lock
,
S.
Patchkovskii
,
A.
Stolow
,
H. C.
Kapteyn
, and
M. M.
Murnane
,
Science
322
,
1207
(
2008
).
27.
H. J.
Wörner
,
J. B.
Bertrand
,
B.
Fabre
,
J.
Higuet
,
H.
Ruf
,
A.
Dubrouil
,
S.
Patchkovskii
,
M.
Spanner
,
Y.
Mairesse
,
V.
Blanchet
,
E.
Mével
,
E.
Constant
,
P. B.
Corkum
, and
D. M.
Villeneuve
,
Science
334
,
208
(
2011
).
28.
O.
Smirnova
,
Y.
Mairesse
,
S.
Patchkovskii
,
N.
Dudovich
,
D.
Villeneuve
,
P.
Corkum
, and
M. Y.
Ivanov
,
Nature
460
,
972
(
2009
).
29.
Y.
Mairesse
,
A.
de Bohan
,
L. J.
Frasinski
,
H.
Merdji
,
L. C.
Dinu
,
P.
Monchicourt
,
P.
Breger
,
M.
Kovacev
,
R.
Taïeb
,
B.
Carré
,
H. G.
Muller
,
P.
Agostini
, and
P.
Salières
,
Science
302
,
1540
(
2003
).
30.
Y.
Mairesse
and
F.
Quéré
,
Phys. Rev. A
71
,
011401(R)
(
2005
).
31.
J.
Itatani
,
F.
Quéré
,
G.
Yudin
,
M.
Ivanov
,
F.
Krausz
, and
P.
Corkum
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
173903
(
2002
).
32.
M.
Chini
,
S.
Gilbertson
,
S. D.
Khan
, and
Z.
Chang
,
Opt. Express
18
,
13006
(
2010
).
33.
F.
Calegari
,
D.
Ayuso
,
A.
Trabattoni
,
L.
Belshaw
,
S.
De Camillis
,
S.
Anumula
,
F.
Frassetto
,
L.
Poletto
,
A.
Palacios
,
P.
Decleva
,
J. B.
Greenwood
,
F.
Martin
, and
M.
Nisoli
,
Science
346
,
336
(
2014
).
34.
F.
Frank
,
C.
Arrell
,
T.
Witting
,
W. A.
Okell
,
J.
McKenna
,
J. S.
Robinson
,
C. A.
Haworth
,
D.
Austin
,
H.
Teng
,
I. A.
Walmsley
,
J. P.
Marangos
, and
J. W. G.
Tisch
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
071101
(
2012
).
35.
F.
Frassetto
,
A.
Trabattoni
,
S.
Anumula
,
G.
Sansone
,
F.
Calegari
,
M.
Nisoli
, and
L.
Poletto
,
Rev. Sci. Instrum.
85
,
103115
(
2014
).
36.
B.
Frietsch
,
R.
Carley
,
K.
Döbrich
,
C.
Gahl
,
M.
Teichmann
,
O.
Schwarzkopf
,
P.
Wernet
, and
M.
Weinelt
,
Rev. Sci. Instrum.
84
,
075106
(
2013
).
37.
J.
Ullrich
and
R.
Moshammer
,
Phys. Rep.
330
,
95
(
2000
).
38.
Y. J.
Picard
,
B.
Manschwetus
,
M.
Géléoc
,
M.
Böttcher
,
E. M. S.
Casagrande
,
N.
Lin
,
T.
Ruchon
,
B.
Carré
,
J.-F.
Hergott
,
F.
Lepetit
,
R.
Taïeb
,
A.
Maquet
, and
A.
Huetz
,
Phys. Rev. A
89
,
031401
(
2014
).
39.
T.
Seideman
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
4971
(
1999
).
40.
F.
Rosca-Pruna
and
M.
Vrakking
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
153902
(
2001
).
41.
S. J.
Weber
,
M.
Oppermann
, and
J. P.
Marangos
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
263601
(
2013
).
42.
X.
Zhou
,
R.
Lock
,
N.
Wagner
,
W.
Li
,
H.
Kapteyn
, and
M.
Murnane
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
073902
(
2009
).
43.
A.
Ferré
,
C.
Handschin
,
M.
Dumergue
,
F.
Burgy
,
A.
Comby
,
D.
Descamps
,
B.
Fabre
,
G. A.
Garcia
,
R.
Géneaux
,
L.
Merceron
,
E.
Mével
,
L.
Nahon
,
S.
Petit
,
B.
Pons
,
D.
Staedter
,
S. J.
Weber
,
T.
Ruchon
,
V.
Blanchet
, and
Y.
Mairesse
,
Nat. Photonics
9
,
93
(
2015
).
44.

In that case the half waveplate of the alignment beam has to be rotated accordingly to the generation beam no 1.

45.
M.
Bellini
,
C.
Lyngå
,
A.
Tozzi
,
M. B.
Gaarde
,
T. W.
Hänsch
,
A.
L’Huillier
, and
C.-G.
Wahlström
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
297
(
1998
).
46.
R.
Zerne
,
C.
Altucci
,
M.
Bellini
,
M. B.
Gaarde
,
T. W.
Hänsch
,
A.
L’Huillier
,
C.
Lyngå
, and
C.-G.
Wahlström
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
1006
(
1997
).
47.
A.
Camper
,
T.
Ruchon
,
D.
Gauthier
,
O.
Gobert
,
P.
Salières
,
B.
Carré
, and
T.
Auguste
,
Phys. Rev. A
89
,
043843
(
2014
).
48.
A.
Camper
 et al,
Photonics
2
(
1
),
184
199
(
2015
).
49.
N.
Lin
, “
Probing and controlling multi-electronic dynamics in N2O and CO2
,'' (unpublished).
50.
C.
Bourassin-Bouchet
,
M. M.
Mang
,
F.
Delmotte
,
P.
Chavel
, and
S.
de Rossi
,
Opt. Express
21
,
2506
(
2013
).
51.

Another 2 m long flight tube has been recently constructed in order to increase the energy resolution mandatory for near-IR generation beam where harmonics are closer in energy compared to the 800 nm case.

52.
T.
Ruchon
and
A.
Camper
,
UVX 2012
2012
,
01014
(
2013
).
53.
S.
Schoun
,
R.
Chirla
,
J.
Wheeler
,
C.
Roedig
,
P.
Agostini
,
L.
DiMauro
,
K.
Schafer
, and
M.
Gaarde
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
153001
(
2014
).
54.
S.
Haessler
,
B.
Fabre
,
J.
Higuet
,
J.
Caillat
,
T.
Ruchon
,
P.
Breger
,
B.
Carré
,
E.
Constant
,
A.
Maquet
,
E.
Mével
,
P.
Salières
,
R.
Taieb
, and
Y.
Mairesse
,
Phys. Rev. A
80
,
011404
(
2009
).
55.
K.
Klünder
,
J. M.
Dahlström
,
M.
Gisselbrecht
,
T.
Fordell
,
M.
Swoboda
,
D.
Guénot
,
P.
Johnsson
,
J.
Caillat
,
J.
Mauritsson
,
A.
Maquet
,
R.
Taïeb
, and
A.
L’Huillier
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
143002
(
2011
).
56.
J.
Caillat
,
A.
Maquet
,
S.
Haessler
,
B.
Fabre
,
T.
Ruchon
,
P.
Salières
,
Y.
Mairesse
, and
R.
Taieb
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
093002
(
2011
).
57.
V. V.
Krishnamachari
,
E. R.
Andresen
,
S. R.
Rud
, and
E. O.
Potma
,
Opt. Express
14
,
5210
(
2006
).
58.
F.
Böttcher
,
B.
Manschwetus
,
H.
Rottke
,
N.
Zhavoronkov
,
Z.
Ansari
, and
W.
Sandner
,
Appl. Phys. B
91
,
287
(
2008
).
59.
S.
Haessler
,
J.
Caillat
, and
P.
Salières
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
44
,
203001
(
2011
).
60.
Z.
Diveki
,
A.
Camper
,
S.
Haessler
,
T.
Auguste
,
T.
Ruchon
,
B.
Carré
,
P.
Salières
,
R.
Guichard
,
J.
Caillat
,
A.
Maquet
, and
R.
Taïeb
,
New J. Phys.
14
,
023062
(
2012
).
61.
Z.
Diveki
,
R.
Guichard
,
J.
Caillat
,
A.
Camper
,
S.
Haessler
,
T.
Auguste
,
T.
Ruchon
,
B.
Carré
,
A.
Maquet
,
R.
Taïeb
, and
P.
Salières
,
Chem. Phys.
414
,
121
(
2013
).
62.
C.
Vozzi
,
F.
Calegari
,
E.
Benedetti
,
J.-P.
Caumes
,
G.
Sansone
,
S.
Stagira
,
M.
Nisoli
,
R.
Torres
,
E.
Heesel
,
N.
Kajumba
,
J.
Marangos
,
C.
Altucci
, and
R.
Velotta
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
153902
(
2005
).
63.
W.
Boutu
,
S.
Haessler
,
H.
Merdji
,
P.
Breger
,
G.
Waters
,
M.
Stankiewicz
,
L. J.
Frasinski
,
R.
Taieb
,
J.
Caillat
,
A.
Maquet
,
P.
Monchicourt
,
B.
Carre
, and
P.
Salieres
,
Nat. Phys.
4
,
545
(
2008
).
64.
H. J.
Wörner
,
J. B.
Bertrand
,
P.
Hockett
,
P. B.
Corkum
, and
D. M.
Villeneuve
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
1
(
2010
).
65.
R.
Torres
,
T.
Siegel
,
L.
Brugnera
,
I.
Procino
,
J. G.
Underwood
,
C.
Altucci
,
R.
Velotta
,
E.
Springate
,
C.
Froud
,
I. C. E.
Turcu
,
S.
Patchkovskii
,
M. Y.
Ivanov
,
O.
Smirnova
, and
J. P.
Marangos
,
Phys. Rev. A
81
,
051802(R)
(
2010
).
66.
A.-T.
Le
,
R.
Lucchese
,
S.
Tonzani
,
T.
Morishita
, and
C.
Lin
,
Phys. Rev. A
80
,
013401
(
2009
).
67.
A.-T.
Le
,
R. R.
Lucchese
, and
C. D.
Lin
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
42
,
211001
(
2009
).
68.
A.-T.
Le
,
R.
Lucchese
, and
C.
Lin
,
Phys. Rev. A
82
,
1
(
2010
).
69.
R.
Lock
,
S.
Ramakrishna
,
X.
Zhou
,
H.
Kapteyn
,
M.
Murnane
, and
T.
Seideman
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
133901
(
2012
).
70.
O.
Guyétand
,
M.
Gisselbrecht
,
A.
Huetz
,
P.
Agostini
,
B.
Carré
,
P.
Breger
,
O.
Gobert
,
D.
Garzella
,
J.-F.
Hergott
,
O.
Tcherbakoff
,
H.
Merdji
,
M.
Bougeard
,
H.
Rottke
,
M.
Böttcher
,
Z.
Ansari
,
P.
Antoine
, and
L. F.
DiMauro
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
41
,
065601
(
2008
).
71.
See http://attolab.fr/en/index.php. ATTOLAB aims to establish an experimental platform for interdisciplinary studies of ultra-fast dynamics—electronic and nuclear dynamics at femtosecond and attosecond timescales—in systems in the gas, condensed and plasma phases.
You do not currently have access to this content.