We present a newly developed high harmonic beamline for time-, angle-, and carrier-envelope phase-resolved extreme ultraviolet photoemission spectroscopy on solid targets for the investigation of ultrafast band structure dynamics in the low-fs to sub-fs time regime. The source operates at a repetition rate of 10 kHz and is driven by 5 fs few-cycle near-infrared laser pulses generating high harmonic radiation with photon energies up to 120 eV at a feasible flux. The experimental end station consists of a complementary combination of photoelectron detectors which are able to spectroscopically address electron dynamics both in real and in k-space. The versatility of the source is completed by a phase-meter which allows for tracking the carrier-envelope phase for each pulse and which is synchronized to the photoelectron detectors, thus enabling phase sensitive measurements on the one hand and the selection of single attosecond pulses for ultimate time resolution in pump-probe experiments on the other hand. We demonstrate the applicability of the source by an angle- and carrier-envelope phase-resolved photoemission measurement on a tungsten (110) surface with 95 eV extreme ultraviolet radiation.

1.
M.
Hentschel
,
R.
Kienberger
,
Ch.
Spielmann
,
G. A.
Reider
,
N.
Milosevic
,
T.
Brabec
,
P.
Corkum
,
U.
Heinzmann
,
M.
Drescher
, and
F.
Krausz
,
Nature
414
,
509
513
(
2001
).
2.
M. F.
Kling
and
M. J. J.
Vrakking
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
59
,
463
492
(
2008
).
3.
E.
Goulielmakis
,
V. S.
Yakovlev
,
A. L.
Cavalieri
,
M.
Uiberacker
,
V.
Pervak
,
A.
Apolonski
,
R.
Kienberger
,
U.
Kleineberg
, and
F.
Krausz
,
Science
317
,
769
775
(
2007
).
4.
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
1662
(
2010
).
5.
S.
Neppl
,
R.
Ernstorfer
,
A. L.
Cavalieri
,
C.
Lemell
,
G.
Wachter
,
E.
Magerl
,
E. M.
Bothschafter
,
M.
Jobst
,
M.
Hofstetter
,
U.
Kleineberg
,
J. V.
Barth
,
D.
Menzel
,
J.
Burgdörfer
,
P.
Feulner
,
F.
Krausz
, and
R.
Kienberger
,
Nature
517
,
342
346
(
2015
).
6.
M.
Wieland
,
Ch.
Spielmann
,
U.
Kleineberg
,
Th.
Westerwalbesloh
,
U.
Heinzmann
, and
T.
Wilheina
,
Ultramicroscopy
102
,
93
100
(
2005
).
7.
M. D.
Seaberg
,
D. E.
Adams
,
E. L.
Townsend
,
D. A.
Raymondson
,
W. F.
Schlotter
,
Y.
Liu
,
C. S.
Menoni
,
L.
Rong
,
C.-C.
Chen
,
J.
Miao
,
H. C.
Kapteyn
, and
M. M.
Murnane
,
Opt. Express
19
,
22470
22479
(
2011
).
8.
A.
Guggenmos
,
M.
Jobst
,
M.
Ossiander
,
S.
Radünz
,
J.
Riemensberger
,
M.
Schäffer
,
A.
Akil
,
C.
Jakubeit
,
P.
Böhm
,
S.
Noever
,
B.
Nickel
,
R.
Kienberger
, and
U.
Kleineberg
,
Opt. Lett.
40
,
2846
2849
(
2015
).
9.
F. W.
Helbing
,
G.
Steinmeyer
,
J.
Stenger
,
H. R.
Telle
, and
U.
Keller
,
Appl. Phys. B
74
,
S35
S42
(
2002
).
10.
J.
Rauschenberger
,
T.
Fuji
,
M.
Hentschel
,
A.-J.
Verhoef
,
T.
Udem
,
C.
Gohle
,
T. W.
Hänsch
, and
F.
Krausz
,
Laser Phys. Lett.
3
,
37
42
(
2006
).
11.
E.
Moon
,
H.
Wang
,
S.
Gilbertson
,
H.
Mashiko
,
M.
Chini
, and
Z.
Chang
,
Laser Photonics Rev.
4
,
160
177
(
2010
).
12.
T.
Wittmann
,
B.
Horvath
,
W.
Helml
,
M. G.
Schätzel
,
X.
Gu
,
A. L.
Cavalieri
,
G. G.
Paulus
, and
R.
Kienberger
,
Nat. Phys.
5
,
357
362
(
2009
).
13.
T.
Rathje
,
N. G.
Johnson
,
M.
Möller
,
F.
Süßmann
,
D.
Adolph
,
M.
Kübel
,
R.
Kienberger
,
M. F.
Kling
,
G. G.
Paulus
, and
A. M.
Sayler
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
45
,
074003
(
2012
).
14.
A. S.
Alnaser
,
M.
Kübel
,
R.
Siemering
,
B.
Bergues
,
N. G.
Kling
,
K. J.
Betsch
,
Y.
Deng
,
J.
Schmidt
,
Z. A.
Alahmed
,
A. M.
Azzeer
,
J.
Ullrich
,
I.
Ben-Itzhak
,
R.
Moshammer
,
U.
Kleineberg
,
F.
Krausz
,
R.
de Vivie-Riedle
, and
M. F.
Kling
,
Nat. Commun.
5
,
3800
(
2014
).
15.
M.
Kübel
,
N. G.
Kling
,
K. J.
Betsch
,
N.
Camus
,
A.
Kaldun
,
U.
Kleineberg
,
I.
Ben-Itzhak
,
R. R.
Jones
,
G. G.
Paulus
,
T.
Pfeifer
,
J.
Ullrich
,
R.
Moshammer
,
M. F.
Kling
, and
B.
Bergues
,
Phys. Rev. A
88
,
023418
(
2013
).
16.
M.
Krüger
,
S.
Thomas
,
M.
Förster
, and
J.
Peter Hommelhoff
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
47
,
124022
(
2014
).
17.
18.
E. J.
Takahashi
,
T.
Kanai
,
K. L.
Ishikawa
,
Y.
Nabekawa
, and
K.
Midorikawa
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
253901
(
2008
).
19.
T.
Popmintchev
,
M.-C.
Chen
,
D.
Popmintchev
,
P.
Arpin
,
S.
Brown
,
S.
Ališauskas
,
G.
Andriukaitis
,
T.
Balčiunas
,
O. D.
Mücke
,
A.
Pugzlys
,
A.
Baltuška
,
B.
Shim
,
S. E.
Schrauth
,
A.
Gaeta
,
C.
Hernández-García
,
L.
Plaja
,
A.
Becker
,
A.
Jaron-Becker
,
M. M.
Murnane
, and
H. C.
Kapteyn
,
Science
336
,
1287
1291
(
2012
).
20.
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
).
21.
A. L.
Cavalieri
,
N.
Müller
,
Th.
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
1032
(
2007
).
22.
M.
Fieß
,
M.
Schultze
,
E.
Goulielmakis
,
B.
Dennhardt
,
J.
Gagnon
,
M.
Hofstetter
,
R.
Kienberger
, and
F.
Krausz
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
093103
(
2010
).
23.
E.
Magerl
,
S.
Neppl
,
A. L.
Cavalieri
,
E. M.
Bothschafter
,
M.
Stanislawski
,
Th.
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
).
24.
A. L.
Cavalieri
,
E.
Goulielmakis
,
B.
Horvath
,
W.
Helml
,
M.
Schultze
,
M.
Fieß
,
V.
Pervak
,
L.
Veisz
,
V. S.
Yakovlev
, and
M.
Uiberacker
,
New J. Phys.
9
,
242
(
2007
).
25.
S.
Hädrich
,
A.
Klenke
,
J.
Rothhardt
,
M.
Krebs
,
A.
Hoffmann
,
O.
Pronin
,
V.
Pervak
,
J.
Limpert
, and
A.
Tünnermann
,
Nat. Photonics
8
,
779
783
(
2014
).
26.
P.
Rudawski
,
A.
Harth
,
C.
Guo
,
E.
Lorek
,
M.
Miranda
,
C. M.
Heyl
,
E. W.
Larsen
,
J.
Ahrens
,
O.
Prochnow
,
T.
Binhammer
,
U.
Morgner
,
J.
Mauritsson
,
A.
L’Huillier
, and
C. L.
Arnold
,
Eur. Phys. J. D
69
,
70
(
2015
).
27.
I.
Pupeza
,
S.
Holzberger
,
T.
Eidam
,
H.
Carstens
,
D.
Esser
,
J.
Weitenberg
,
P.
Rußbüldt
,
J.
Rauschenberger
,
J.
Limpert
,
Th.
Udem
,
A.
Tünnermann
,
T. W.
Hänsch
,
A.
Apolonski
,
F.
Krausz
, and
E.
Fill
,
Nat. Photonics
7
,
608
612
(
2013
).
28.
C.-T.
Chiang
,
A.
Blättermann
,
M.
Huth
,
J.
Kirschner
, and
W.
Widdra
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
071116
(
2012
).
29.
M.
Chini
,
K.
Zhao
, and
Z.
Chang
,
Nat. Photonics
8
,
178
186
(
2014
).
30.
A. M.
Sayler
,
T.
Rathje
,
W.
Müller
,
K.
Rühle
,
R.
Kienberger
, and
G. G.
Paulus
,
Opt. Lett.
36
,
1
3
(
2011
).
31.
M.
Hofstetter
,
M.
Schultze
,
M.
Fieß
,
B.
Dennhardt
,
A.
Guggenmos
,
J.
Gagnon
,
V.
Yakovlev
,
E.
Goulielmakis
,
R.
Kienberger
,
E. M.
Gullikson
,
F.
Krausz
, and
U.
Kleineberg
,
Opt. Express
19
,
1767
1776
(
2011
).
32.
M.
Hofstetter
,
A.
Aquila
,
M.
Schultze
,
A.
Guggenmos
,
S.
Yang
,
E.
Gullikson
,
M.
Huth
,
B.
Nickel
,
J.
Gagnon
,
V. S.
Yakovlev
,
E.
Goulielmakis
,
F.
Krausz
, and
U.
Kleineberg
,
New J. Phys.
13
,
063038
(
2011
).
33.
A.
Guggenmos
,
R.
Rauhut
,
M.
Hofstetter
,
S.
Hertrich
,
B.
Nickel
,
J.
Schmidt
,
E. M.
Gullikson
,
M.
Seibald
,
W.
Schnick
, and
U.
Kleineberg
,
Opt. Express
21
,
21728
21740
(
2013
).
34.
J.
Schmidt
,
A.
Guggenmos
,
M.
Hofstetter
,
S. H.
Chew
, and
U.
Kleineberg
,
Opt. Express
23
,
33564
33578
(
2015
).
35.
S. H.
Chew
,
A.
Gliserin
,
J.
Schmidt
,
H.
Bian
,
S.
Nobis
,
F.
Schertz
,
M.
Kübel
,
Y.-Y.
Yang
,
B.
Loitsch
,
T.
Stettner
,
J. J.
Finley
,
C.
Späth
,
H.
Ouacha
,
A. M.
Azzeer
, and
U.
Kleineberg
,
Appl. Phys. B
122
,
102
(
2016
).
36.
S. H.
Chew
,
F.
Süßmann
,
C.
Späth
,
A.
Wirth
,
J.
Schmidt
,
S.
Zherebtsov
,
A.
Guggenmos
,
A.
Oelsner
,
N.
Weber
,
J.
Kapaldo
,
A.
Gliserin
,
M. I.
Stockman
,
M. F.
Kling
, and
U.
Kleineberg
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
051904
(
2012
).
37.
R. K.
Nubling
and
J. A.
Harrington
,
Opt. Eng.
37
,
2454
2458
(
1998
).
38.
V.
Pervak
,
I.
Ahmad
,
M. K.
Trubetskov
,
A. V.
Tikhonravov
, and
F.
Krausz
,
Opt. Express
17
,
7943
(
2009
).
39.
A. M.
Sayler
,
T.
Rathje
,
W.
Müller
,
Ch.
Kürbis
,
K.
Rühle
,
G.
Stibenz
, and
G. G.
Paulus
,
Opt. Express
19
,
4464
4471
(
2011
).
40.
T.
Popmintchev
,
M.-C.
Chen
,
A.
Bahabad
,
M.
Gerrity
,
P.
Sidorenko
,
O.
Cohen
,
I. P.
Christov
,
M. M.
Murnanea
, and
H. C.
Kapteyna
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
106
,
10516
10521
(
2009
).
41.
K. S.
Budil
,
P.
Salières
,
A.
L’Huillier
,
T.
Ditmire
, and
M. D.
Perry
, “
Influence of ellipticity on harmonic generation
,”
Phys. Rev. A
48
,
R3437
(
1993
).
42.
A.
Oelsner
,
M.
Rohmer
,
Ch.
Schneider
,
D.
Bayer
,
G.
Schönhense
, and
M.
Aeschlimann
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
178
,
317
330
(
2010
).
43.
A.
Baltuska
,
M.
Uiberacker
,
E.
Goulielmakis
,
R.
Kienberger
,
V. S.
Yakovlev
,
T.
Udem
,
T. W.
Hansch
, and
F.
Krausz
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
9
,
972
989
(
2003
).
44.
Kh.
Zakeri
,
T. R. F.
Peixoto
,
Y.
Zhang
,
J.
Prokop
, and
J.
Kirschner
,
Surf. Sci.
604
,
L1
L3
(
2010
).
45.
M.
Lewenstein
,
Ph.
Balcou
,
M. Yu.
Ivanov
,
A.
L’Huillier
, and
P. B.
Corkum
,
Phys. Rev. A
49
,
2117
(
1994
).
46.
M.
Krebs
,
S.
Hädrich
,
S.
Demmler
,
J.
Rothhardt
,
A.
Zaïr
,
L.
Chipperfield
,
J.
Limper
, and
A.
Tünnermann
,
Nat. Photonics
7
,
555
559
(
2013
).
47.
A.
Guggenmos
,
S.
Radünz
,
R.
Rauhut
,
M.
Hofstetter
,
S.
Venkatesan
,
A.
Wochnik
,
E. M.
Gullikson
,
S.
Fischer
,
B.
Nickel
,
C.
Scheu
, and
U.
Kleineberg
,
Opt. Express
22
,
26526
26536
(
2014
).
You do not currently have access to this content.