Abstract

We performed saturated absorption spectroscopy of acetylene (C2H2) ν1+ν3 band transitions with an optical nanofiber (ONF). Owing to high-intensity light around the ONF, we observed a Lamb dip at relatively low-power laser (10mW) without a cavity. Our results showed that the simple ONF spectrometer is advantageous for performing saturation absorption spectroscopy and serves as a practical low-cost wavelength reference in the optical fiber communication band.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. J. Quinn, Metrologia 40, 103 (2003).
    [CrossRef]
  2. K. Shimoda, High-Resolution Laser Spectroscopy(Springer-Verlag, 1976).
  3. W. Demtröder, Laser Spectroscopy (Springer, 1996).
  4. M. de Labachelerie, K. Nakagawa, and M. Ohtsu, Opt. Lett. 19, 840 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
    [CrossRef]
  6. A. A. Madej, A. J. Alcock, A. Czajkowski, J. E. Bernard, and S. Chepurov, J. Opt. Soc. Am. B 23, 741 (2006).
    [CrossRef]
  7. A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
    [CrossRef]
  8. V. Ahtee, M. Merimaa, and K. Nyholm, Opt. Lett. 34, 2619 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. J. Henningsen, J. Hald, and J. C. Petersen, Opt. Express 13, 10475 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. R. Thapa, K. Knabe, M. Faheem, A. Naweed, O. L. Weaver, and K. L. Corwin, Opt. Lett. 31, 2489 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. R. Thapa, K. Knabe, K. L. Corwin, and B. R. Washburn, Opt. Express 14, 9576 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. G. Brambilla, F. Xu, P. Horak, Y. Jung, F. Koizumi, N. P. Sessions, E. Koukharenko, X. Feng, G. S. Murugan, J. S. Wilkinson, and D. J. Richardson, Adv. Opt. Photon. 1, 107 (2009).
    [CrossRef]
  14. L. Tong, J. Lou, and E. Mazur, Opt. Express 12, 1025 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. F. Warken, E. Vetsch, D. Meschede, M. Sokolowski, and A. Rauschenbeutel, Opt. Express 15, 11952 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. W. C. Swarnn and S. L. Gilbert, J. Opt. Soc. Am. B 17, 1263 (2000).
    [CrossRef]

2009 (2)

2008 (1)

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (1)

2006 (3)

2005 (2)

J. Henningsen, J. Hald, and J. C. Petersen, Opt. Express 13, 10475 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

2003 (2)

T. J. Quinn, Metrologia 40, 103 (2003).
[CrossRef]

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

2000 (1)

1997 (1)

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

1994 (1)

Ahtee, V.

Alcock, A. J.

Ashcom, J. B.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Barwood, G. P.

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

Beausoleil, R. G.

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Bernard, J. E.

Brambilla, G.

Chepurov, S.

Corwin, K. L.

Czajkowski, A.

de Labachelerie, M.

Demtröder, W.

W. Demtröder, Laser Spectroscopy (Springer, 1996).

Edwards, C. S.

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

Faheem, M.

Feng, X.

Gattass, R. R.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Gilbert, S. L.

Gill, P.

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

Hald, J.

Hall, M.

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

He, S. L.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Henningsen, J.

Horak, P.

Jung, Y.

Knabe, K.

Koizumi, F.

Koukharenko, E.

Kumar, P.

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Kurosawa, T.

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

Lea, S. N.

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

Lou, J.

Lou, J. Y.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Madej, A. A.

Margolis, H. S.

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

Maxwell, I.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Mazur, E.

L. Tong, J. Lou, and E. Mazur, Opt. Express 12, 1025 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Merimaa, M.

Meschede, D.

Miki, Y.

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

Murugan, G. S.

Nakagawa, K.

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

M. de Labachelerie, K. Nakagawa, and M. Ohtsu, Opt. Lett. 19, 840 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Naweed, A.

Nyholm, K.

Ohtsu, M.

Okumura, K.

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

Onae, A.

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

Pati, G. S.

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Petersen, J. C.

Quinn, T. J.

T. J. Quinn, Metrologia 40, 103 (2003).
[CrossRef]

Rauschenbeutel, A.

Richardson, D. J.

Rowley, W. R. C.

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

Sakuma, E.

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

Salit, K.

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Sessions, N. P.

Shahriar, M. S.

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Shen, M. Y.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Shimoda, K.

K. Shimoda, High-Resolution Laser Spectroscopy(Springer-Verlag, 1976).

Sokolowski, M.

Spillane, S. M.

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Swarnn, W. C.

Thapa, R.

Tong, L.

L. Tong, J. Lou, and E. Mazur, Opt. Express 12, 1025 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Vetsch, E.

Warken, F.

Washburn, B. R.

Weaver, O. L.

Wilkinson, J. S.

Xu, F.

Yoda, J.

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

Adv. Opt. Photon. (1)

Appl. Phys. B (1)

C. S. Edwards, H. S. Margolis, G. P. Barwood, S. N. Lea, P. Gill, and W. R. C. Rowley, Appl. Phys. B 80, 977 (2005).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Metrologia (1)

T. J. Quinn, Metrologia 40, 103 (2003).
[CrossRef]

Nature (1)

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. L. He, J. Y. Lou, M. Y. Shen, I. Maxwell, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun. (1)

A. Onae, K. Okumura, Y. Miki, T. Kurosawa, E. Sakuma, J. Yoda, and K. Nakagawa, Opt. Commun. 142, 41 (1997).
[CrossRef]

Opt. Express (4)

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. Lett. (1)

S. M. Spillane, G. S. Pati, K. Salit, M. Hall, P. Kumar, R. G. Beausoleil, and M. S. Shahriar, Phys. Rev. Lett. 100, 233602 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Other (2)

K. Shimoda, High-Resolution Laser Spectroscopy(Springer-Verlag, 1976).

W. Demtröder, Laser Spectroscopy (Springer, 1996).

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

(a) ONF surrounded by low-pressure acetylene molecules. (b) Schematic representation of the experimental setup.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Transmission spectra of the P(9) transition of C 12 2 H 2 at 200 Pa , measured with a 400 nm diameter ONF. Pump beam powers P are 16.2, 9.8, and 4.8 mW from top to bottom. (b) Expanded spectrum of saturated dip for P = 16.2 mW . FWHM is 51 MHz . Right inset is linewidth versus pressure.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Saturation parameter versus ONF diameter. Solid curve is the calculated saturation parameter. Dots indicate saturation parameters obtained from the experimental results. (b) Measured transmission spectra of the P(9) transition of C 12 2 H 2 at 200 Pa . Pump beam power P was 16.2 mW . ONF diameters were 400, 600, and 780 nm from top to bottom.

Equations (4)

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

S 0 = ( 2 μ 2 ϵ 0 c 2 ) P A 1 γ 2 ,
A ONF = π r eva 2 ,
γ s = γ 1 + S 0 ,
H = ( 1 + S 0 ) 1 2 ( 1 + 2 S 0 ) 1 2 ,

Metrics