Abstract

We demonstrate a method for time gating the standard heralded cw spontaneous parametric downconverted single-photon source by using pulsed pumping of an optical parametric oscillator below threshold. The narrow bandwidth, high purity, high spectral brightness, and pseudodeterministic character make the source highly suitable for light-atom interfaces with atomic memories.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. Hammerer, A. S. Sørensen, and E. S. Polzik, arXiv:org quant-ph/0807.3358 (2008).
  2. M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. C. Chou, S. Polyakov, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 92, 213601 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. A. Zavatta, S. Viciani, and M. Bellini, Phys. Rev. A 70, 053821 (2004).
    [CrossRef]
  12. T. B. Pittman, B. C. Jacobs, and J. D. Franson, Opt. Commun. 246, 545 (2006).
    [CrossRef]
  13. A. Ourjoumtsev, R. Tualle-Brouri, J. Laurat, and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 96, 213601 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. J. S. Neergaard-Nielsen, B. M. Nielsen, H. Takahashi, A. I. Vistnes, and E. S. Polzik, Opt. Express 15, 7940 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. A. E. B. Nielsen and K. Mølmer, Phys. Rev. A 76, 033832 (2007).
    [CrossRef]

2007

2006

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

T. B. Pittman, B. C. Jacobs, and J. D. Franson, Opt. Commun. 246, 545 (2006).
[CrossRef]

A. Ourjoumtsev, R. Tualle-Brouri, J. Laurat, and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 96, 213601 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004

B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

C. Chou, S. Polyakov, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 92, 213601 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

A. Zavatta, S. Viciani, and M. Bellini, Phys. Rev. A 70, 053821 (2004).
[CrossRef]

2002

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

2001

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Aichele, T.

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Andre, A.

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Bellini, M.

A. Zavatta, S. Viciani, and M. Bellini, Phys. Rev. A 70, 053821 (2004).
[CrossRef]

Benson, O.

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Boca, A.

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Boozer, A. D.

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Buck, J. R.

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Chaneliere, T.

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Chou, C.

C. Chou, S. Polyakov, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 92, 213601 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Cirac, I.

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Cirac, J. I.

B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Eisaman, M.

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Fiurášek, J.

B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Fleischhauer, M.

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Franson, J. D.

T. B. Pittman, B. C. Jacobs, and J. D. Franson, Opt. Commun. 246, 545 (2006).
[CrossRef]

Grangier, P.

A. Ourjoumtsev, R. Tualle-Brouri, J. Laurat, and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 96, 213601 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Hammerer, K.

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

K. Hammerer, A. S. Sørensen, and E. S. Polzik, arXiv:org quant-ph/0807.3358 (2008).

Hansen, H.

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Hennrich, M.

T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Jacobs, B. C.

T. B. Pittman, B. C. Jacobs, and J. D. Franson, Opt. Commun. 246, 545 (2006).
[CrossRef]

Jenkins, S.

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Julsgaard, B.

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Kennedy, T. A. B.

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Kimble, H. J.

C. Chou, S. Polyakov, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 92, 213601 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Krauter, H.

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Kuhn, A.

T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Kuzmich, A.

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

C. Chou, S. Polyakov, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 92, 213601 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Lan, S. Y.

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Laurat, J.

A. Ourjoumtsev, R. Tualle-Brouri, J. Laurat, and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 96, 213601 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Legero, T.

T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Lukin, M.

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Lvovsky, A. I.

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Massou, F.

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Matsukevich, D. N.

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

McKeever, J.

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Miller, R.

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Mlynek, J.

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Mølmer, K.

A. E. B. Nielsen and K. Mølmer, Phys. Rev. A 76, 033832 (2007).
[CrossRef]

Neergaard-Nielsen, J. S.

Nielsen, A. E. B.

A. E. B. Nielsen and K. Mølmer, Phys. Rev. A 76, 033832 (2007).
[CrossRef]

Nielsen, B. M.

Olsson, R. K.

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Ourjoumtsev, A.

A. Ourjoumtsev, R. Tualle-Brouri, J. Laurat, and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 96, 213601 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Pelton, M.

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Pittman, T. B.

T. B. Pittman, B. C. Jacobs, and J. D. Franson, Opt. Commun. 246, 545 (2006).
[CrossRef]

Plant, J.

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Polyakov, S.

C. Chou, S. Polyakov, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 92, 213601 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Polzik, E. S.

J. S. Neergaard-Nielsen, B. M. Nielsen, H. Takahashi, A. I. Vistnes, and E. S. Polzik, Opt. Express 15, 7940 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

K. Hammerer, A. S. Sørensen, and E. S. Polzik, arXiv:org quant-ph/0807.3358 (2008).

Rempe, G.

T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Santori, C.

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Schiller, S.

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Sherson, J.

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Solomon, G. S.

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Sørensen, A. S.

K. Hammerer, A. S. Sørensen, and E. S. Polzik, arXiv:org quant-ph/0807.3358 (2008).

Takahashi, H.

Tualle-Brouri, R.

A. Ourjoumtsev, R. Tualle-Brouri, J. Laurat, and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 96, 213601 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Viciani, S.

A. Zavatta, S. Viciani, and M. Bellini, Phys. Rev. A 70, 053821 (2004).
[CrossRef]

Vistnes, A. I.

Vukovic, J.

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Wilk, T.

T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Yamamoto, Y.

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Zavatta, A.

A. Zavatta, S. Viciani, and M. Bellini, Phys. Rev. A 70, 053821 (2004).
[CrossRef]

Zhang, B.

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Zibrov, A.

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Nature

M. Eisaman, A. Andre, F. Massou, M. Fleischhauer, A. Zibrov, and M. Lukin, Nature 438, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

T. Chaneliere, D. N. Matsukevich, S. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature 438, 833 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

B. Julsgaard, J. Sherson, J. I. Cirac, J. Fiurášek, and E. S. Polzik, Nature 432, 482 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

J. Sherson, H. Krauter, R. K. Olsson, B. Julsgaard, K. Hammerer, I. Cirac, and E. S. Polzik, Nature 443, 557 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun.

T. B. Pittman, B. C. Jacobs, and J. D. Franson, Opt. Commun. 246, 545 (2006).
[CrossRef]

Opt. Express

Phys. Rev. A

A. E. B. Nielsen and K. Mølmer, Phys. Rev. A 76, 033832 (2007).
[CrossRef]

A. Zavatta, S. Viciani, and M. Bellini, Phys. Rev. A 70, 053821 (2004).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

A. Ourjoumtsev, R. Tualle-Brouri, J. Laurat, and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 96, 213601 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

M. Pelton, C. Santori, J. Vukovic, B. Zhang, G. S. Solomon, J. Plant, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 89, 233602 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

T. Legero, T. Wilk, M. Hennrich, G. Rempe, and A. Kuhn, Phys. Rev. Lett. 93, 070503 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

C. Chou, S. Polyakov, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 92, 213601 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

A. I. Lvovsky, H. Hansen, T. Aichele, O. Benson, J. Mlynek, and S. Schiller, Phys. Rev. Lett. 87, 050402 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Science

J. McKeever, A. Boca, A. D. Boozer, R. Miller, J. R. Buck, A. Kuzmich, and H. J. Kimble, Science 303, 1992 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Other

K. Hammerer, A. S. Sørensen, and E. S. Polzik, arXiv:org quant-ph/0807.3358 (2008).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Experimental setup. Inset, experimental cycle of locking and pulsing.

Fig. 2
Fig. 2

Photon-counting distribution, comparing model, and data. The solid curves are model output through the OPO, the SC, and the FC. Points, rescaled APD count data. Inset, the 500 - ns -long raw distribution normalized to the background level.

Fig. 3
Fig. 3

Homodyne data acquisition. The APD click serves as a qualifier (Q). The trailing edge of the acceptance window (ACW) serves as a trigger (T) if and only if it occurs within 40 ns after the qualifier. An APD count distribution is shown for comparison.

Fig. 4
Fig. 4

Noise variance of 13,000 time windows for a 49 - ns -long pulse. The solid curve is a model pulse filtered by the OPO and low-pass filtered for comparison.

Fig. 5
Fig. 5

Marginal distribution of 13,000 quadrature points. The points are the phase-averaged marginal distribution, and the solid curve is the model fit.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

F ( ω ) κ κ 2 + ω 2 ,
z ( t ) t z p ( τ ) F ( t τ ) d τ ,

Metrics