Abstract

We demonstrate a new simultaneous normalized detection technique for fluorescence detection of ultracold atoms in a superposition of ground-state hyperfine levels. Using this technique we observe atom shot-noise limited detection signal-to-noise ratios in excess of 7800:1 per shot and 14400:1 in 1 s.

© 2009 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
    [CrossRef]
  2. A. Peters, K. Y. Chung, and S. Chu, Nature 400, 849 (1999).
    [CrossRef]
  3. T. L. Gustavson, P. Bouyer, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. Lett. 78, 2046 (1997).
    [CrossRef]
  4. J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
    [CrossRef]
  5. W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
    [CrossRef]
  6. J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, and M. A. Kasevich, Opt. Lett. 26, 364 (2001).
    [CrossRef]
  7. See for instance N. Ramsey, Molecular Beam Spectroscopy (Clarendon, 1956).
  8. This technique suppresses the influence of microwave power fluctuations during the clock sequence.
  9. J. H. Shirley, Opt. Lett. 7, 537 (1982).
    [CrossRef]
  10. S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
    [CrossRef]
  11. S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
    [CrossRef]

2005

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

2002

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
[CrossRef]

2001

2000

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

1999

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

A. Peters, K. Y. Chung, and S. Chu, Nature 400, 849 (1999).
[CrossRef]

1997

T. L. Gustavson, P. Bouyer, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. Lett. 78, 2046 (1997).
[CrossRef]

1993

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

1982

1956

See for instance N. Ramsey, Molecular Beam Spectroscopy (Clarendon, 1956).

Abgrall, M.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Bergquist, J. C.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Bize, S.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

Bollinger, J. J.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Bouyer, P.

T. L. Gustavson, P. Bouyer, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. Lett. 78, 2046 (1997).
[CrossRef]

Cacciapuoti, L.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Chang, S.

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Chu, S.

A. Peters, K. Y. Chung, and S. Chu, Nature 400, 849 (1999).
[CrossRef]

Chung, K. Y.

A. Peters, K. Y. Chung, and S. Chu, Nature 400, 849 (1999).
[CrossRef]

Clairon, A.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Fixler, J. B.

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
[CrossRef]

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, and M. A. Kasevich, Opt. Lett. 26, 364 (2001).
[CrossRef]

Foster, G. T.

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
[CrossRef]

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, and M. A. Kasevich, Opt. Lett. 26, 364 (2001).
[CrossRef]

Gilligan, J. M.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Grnert, J.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Gustavson, T. L.

T. L. Gustavson, P. Bouyer, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. Lett. 78, 2046 (1997).
[CrossRef]

Heinzen, D. J.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Itano, W. M.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Kasevich, M. A.

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
[CrossRef]

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, and M. A. Kasevich, Opt. Lett. 26, 364 (2001).
[CrossRef]

T. L. Gustavson, P. Bouyer, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. Lett. 78, 2046 (1997).
[CrossRef]

Laurent, P.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

Laurent, Ph.

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Lemonde, P.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Luiten, A.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Luiten, A. N.

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Maksimovic, I.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Mann, A. G.

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Marion, H.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

McGuirk, J. M.

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
[CrossRef]

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, and M. A. Kasevich, Opt. Lett. 26, 364 (2001).
[CrossRef]

Moore, F. L.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Pereira dos Santos, F.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Peters, A.

A. Peters, K. Y. Chung, and S. Chu, Nature 400, 849 (1999).
[CrossRef]

Raizen, M. G.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Ramsey, N.

See for instance N. Ramsey, Molecular Beam Spectroscopy (Clarendon, 1956).

Rosenbusch, P.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Salomon, C.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Santarelli, G.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Shirley, J. H.

Snadden, M. J.

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
[CrossRef]

Sortais, Y.

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

Tobar, M.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Vian, C.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Wineland, D. J.

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Wolf, P.

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Zhang, S.

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control

S. Bize, Y. Sortais, P. Lemonde, S. Zhang, P. Laurent, G. Santarelli, C. Salomon, and A. Clairon, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 47, 1253 (2000).
[CrossRef]

J. Phys. B

S. Bize, P. Laurent, M. Abgrall, H. Marion, I. Maksimovic, L. Cacciapuoti, J. Grnert, C. Vian, F. Pereira dos Santos, P. Rosenbusch, P. Lemonde, G. Santarelli, P. Wolf, A. Clairon, A. Luiten, M. Tobar, and C. Salomon, J. Phys. B 38, S449 (2005).
[CrossRef]

Nature

A. Peters, K. Y. Chung, and S. Chu, Nature 400, 849 (1999).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. A

J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002).
[CrossRef]

W. M. Itano, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, D. J. Heinzen, F. L. Moore, M. G. Raizen, and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 47, 3554 (1993).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

T. L. Gustavson, P. Bouyer, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. Lett. 78, 2046 (1997).
[CrossRef]

G. Santarelli, Ph. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Other

See for instance N. Ramsey, Molecular Beam Spectroscopy (Clarendon, 1956).

This technique suppresses the influence of microwave power fluctuations during the clock sequence.

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.


Metrics