Abstract

Continuous-wave amplitude-squeezed light at 1064 nm has been generated with excellent long-term stability by use of a dual-port type I degenerate optical parametric amplifier pumped by a frequency-doubled Nd:YAG laser. A seed wave at 1064 nm is resonantly injected through the low-transmission cavity port, whereas the parametrically deamplified and squeezed output wave is extracted from the high-transmission port. Amplitude noise reduction of as much as 4.3 dB is observed directly at an output power of 0.15 mW. Stable noise suppression exceeding 3.8 dB is obtained for several hours by phase locking of the pump wave. The long-term stability and simplicity make this device suitable for sub-shot-noise metrology.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. Opt. Soc. Am. B 4, 1453–1741 (1987)J. Mod. Opt. 34Appl. Phys. B 55, 190–303 (1992).
  2. L.-A. Wu, H. J. Kimble, J. L. Hall, H. Wu, Phys. Rev. Lett. 57, 2520 (1986).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Appl. Phys. B 55, 279 (1992).
    [CrossRef]
  4. G. Breitenbach, T. Müller, S. F. Pereira, S. Schiller, J. Mlynek, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2304 (1995).
    [CrossRef]
  5. M. Xiao, L.-A. Wu, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 59, 2153 (1987).
    [CrossRef]
  6. E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 68, 3020 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. S. F. Pereira, Z. Y. Ou, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 72, 214 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
    [CrossRef]
  9. C. D. Nabors, R. M. Shelby, Phys. Rev. A 42, 556 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).
  11. M. Koashi, K. Kono, T. Hirano, M. Matsuoka, Phys. Rev. Lett. 71, 1164 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
    [CrossRef]
  13. H. P. Yuen, V. W. S. Chen, Opt. Lett. 18, 177 (1983).
    [CrossRef]
  14. P. Smith, M. J. Collett, D. F. Walls, Opt. Commun. 102, 105 (1993).
    [CrossRef]
  15. S. Inoue, G. Bjrk, Y. Yamamoto, Proc. SPIE 2378, 99 (1995).
  16. R. Bruckmeier, K. Schneider, H. Hansen, S. Schiller, J. Mlynek, “Quantum non-demolition measurements improved by a squeezed meter input,” submitted toPhys. Rev. Lett.

1995 (3)

G. Breitenbach, T. Müller, S. F. Pereira, S. Schiller, J. Mlynek, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2304 (1995).
[CrossRef]

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

S. Inoue, G. Bjrk, Y. Yamamoto, Proc. SPIE 2378, 99 (1995).

1994 (1)

S. F. Pereira, Z. Y. Ou, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 72, 214 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1993 (2)

P. Smith, M. J. Collett, D. F. Walls, Opt. Commun. 102, 105 (1993).
[CrossRef]

M. Koashi, K. Kono, T. Hirano, M. Matsuoka, Phys. Rev. Lett. 71, 1164 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

1992 (3)

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Appl. Phys. B 55, 279 (1992).
[CrossRef]

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 68, 3020 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

1990 (1)

C. D. Nabors, R. M. Shelby, Phys. Rev. A 42, 556 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

1987 (2)

M. Xiao, L.-A. Wu, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 59, 2153 (1987).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B 4, 1453–1741 (1987)J. Mod. Opt. 34Appl. Phys. B 55, 190–303 (1992).

1986 (1)

L.-A. Wu, H. J. Kimble, J. L. Hall, H. Wu, Phys. Rev. Lett. 57, 2520 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

1983 (2)

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

H. P. Yuen, V. W. S. Chen, Opt. Lett. 18, 177 (1983).
[CrossRef]

Abram, I.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Bjrk, G.

S. Inoue, G. Bjrk, Y. Yamamoto, Proc. SPIE 2378, 99 (1995).

Breitenbach, G.

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

G. Breitenbach, T. Müller, S. F. Pereira, S. Schiller, J. Mlynek, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2304 (1995).
[CrossRef]

Bruckmeier, R.

R. Bruckmeier, K. Schneider, H. Hansen, S. Schiller, J. Mlynek, “Quantum non-demolition measurements improved by a squeezed meter input,” submitted toPhys. Rev. Lett.

Carri, J.

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Appl. Phys. B 55, 279 (1992).
[CrossRef]

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 68, 3020 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Chen, V. W. S.

H. P. Yuen, V. W. S. Chen, Opt. Lett. 18, 177 (1983).
[CrossRef]

Collett, M. J.

P. Smith, M. J. Collett, D. F. Walls, Opt. Commun. 102, 105 (1993).
[CrossRef]

Debuisschert, T.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Drever, R.

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Fabre, C.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Ford, G.

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Garreau, J. C.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Giacobino, E.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Hall, J.

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Hall, J. L.

L.-A. Wu, H. J. Kimble, J. L. Hall, H. Wu, Phys. Rev. Lett. 57, 2520 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Hansen, H.

R. Bruckmeier, K. Schneider, H. Hansen, S. Schiller, J. Mlynek, “Quantum non-demolition measurements improved by a squeezed meter input,” submitted toPhys. Rev. Lett.

Heidmann, A.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Hirano, T.

M. Koashi, K. Kono, T. Hirano, M. Matsuoka, Phys. Rev. Lett. 71, 1164 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Hough, J.

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Inoue, S.

S. Inoue, G. Bjrk, Y. Yamamoto, Proc. SPIE 2378, 99 (1995).

Kimble, H. J.

S. F. Pereira, Z. Y. Ou, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 72, 214 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 68, 3020 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Appl. Phys. B 55, 279 (1992).
[CrossRef]

M. Xiao, L.-A. Wu, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 59, 2153 (1987).
[CrossRef]

L.-A. Wu, H. J. Kimble, J. L. Hall, H. Wu, Phys. Rev. Lett. 57, 2520 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Koashi, M.

M. Koashi, K. Kono, T. Hirano, M. Matsuoka, Phys. Rev. Lett. 71, 1164 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Kono, K.

M. Koashi, K. Kono, T. Hirano, M. Matsuoka, Phys. Rev. Lett. 71, 1164 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Kowalski, F.

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Levenson, J. A.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Matsuoka, M.

M. Koashi, K. Kono, T. Hirano, M. Matsuoka, Phys. Rev. Lett. 71, 1164 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Mertz, J.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Mlynek, J.

G. Breitenbach, T. Müller, S. F. Pereira, S. Schiller, J. Mlynek, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2304 (1995).
[CrossRef]

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

R. Bruckmeier, K. Schneider, H. Hansen, S. Schiller, J. Mlynek, “Quantum non-demolition measurements improved by a squeezed meter input,” submitted toPhys. Rev. Lett.

Müller, T.

Munley, A.

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Nabors, C. D.

C. D. Nabors, R. M. Shelby, Phys. Rev. A 42, 556 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Ou, Z. Y.

S. F. Pereira, Z. Y. Ou, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 72, 214 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Paschotta, R.

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

Pereira, S. F.

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

G. Breitenbach, T. Müller, S. F. Pereira, S. Schiller, J. Mlynek, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2304 (1995).
[CrossRef]

S. F. Pereira, Z. Y. Ou, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 72, 214 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Polzik, E. S.

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 68, 3020 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Appl. Phys. B 55, 279 (1992).
[CrossRef]

Rarity, J. G.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Schiller, S.

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

G. Breitenbach, T. Müller, S. F. Pereira, S. Schiller, J. Mlynek, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2304 (1995).
[CrossRef]

R. Bruckmeier, K. Schneider, H. Hansen, S. Schiller, J. Mlynek, “Quantum non-demolition measurements improved by a squeezed meter input,” submitted toPhys. Rev. Lett.

Schneider, K.

R. Bruckmeier, K. Schneider, H. Hansen, S. Schiller, J. Mlynek, “Quantum non-demolition measurements improved by a squeezed meter input,” submitted toPhys. Rev. Lett.

Shelby, R. M.

C. D. Nabors, R. M. Shelby, Phys. Rev. A 42, 556 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Smith, P.

P. Smith, M. J. Collett, D. F. Walls, Opt. Commun. 102, 105 (1993).
[CrossRef]

Tapster, P. R.

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

Walls, D. F.

P. Smith, M. J. Collett, D. F. Walls, Opt. Commun. 102, 105 (1993).
[CrossRef]

Ward, H.

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

White, A. G.

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

Wu, H.

L.-A. Wu, H. J. Kimble, J. L. Hall, H. Wu, Phys. Rev. Lett. 57, 2520 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Wu, L.-A.

M. Xiao, L.-A. Wu, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 59, 2153 (1987).
[CrossRef]

L.-A. Wu, H. J. Kimble, J. L. Hall, H. Wu, Phys. Rev. Lett. 57, 2520 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Xiao, M.

M. Xiao, L.-A. Wu, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 59, 2153 (1987).
[CrossRef]

Yamamoto, Y.

S. Inoue, G. Bjrk, Y. Yamamoto, Proc. SPIE 2378, 99 (1995).

Yuen, H. P.

H. P. Yuen, V. W. S. Chen, Opt. Lett. 18, 177 (1983).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (3)

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Appl. Phys. B 55, 279 (1992).
[CrossRef]

J. G. Rarity, P. R. Tapster, J. A. Levenson, J. C. Garreau, I. Abram, J. Mertz, T. Debuisschert, A. Heidmann, C. Fabre, E. Giacobino, Appl. Phys. B 68, 250 (1992).
[CrossRef]

R. Drever, J. Hall, F. Kowalski, J. Hough, G. Ford, A. Munley, H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

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

Opt. Commun. (1)

P. Smith, M. J. Collett, D. F. Walls, Opt. Commun. 102, 105 (1993).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

H. P. Yuen, V. W. S. Chen, Opt. Lett. 18, 177 (1983).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (1)

C. D. Nabors, R. M. Shelby, Phys. Rev. A 42, 556 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Rev. Lett. (5)

L.-A. Wu, H. J. Kimble, J. L. Hall, H. Wu, Phys. Rev. Lett. 57, 2520 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

M. Xiao, L.-A. Wu, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 59, 2153 (1987).
[CrossRef]

E. S. Polzik, J. Carri, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 68, 3020 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

S. F. Pereira, Z. Y. Ou, H. J. Kimble, Phys. Rev. Lett. 72, 214 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

M. Koashi, K. Kono, T. Hirano, M. Matsuoka, Phys. Rev. Lett. 71, 1164 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. SPIE (2)

S. Inoue, G. Bjrk, Y. Yamamoto, Proc. SPIE 2378, 99 (1995).

S. Schiller, G. Breitenbach, S. F. Pereira, R. Paschotta, A. G. White, J. Mlynek, Proc. SPIE 2378, 91 (1995).

Other (1)

R. Bruckmeier, K. Schneider, H. Hansen, S. Schiller, J. Mlynek, “Quantum non-demolition measurements improved by a squeezed meter input,” submitted toPhys. Rev. Lett.

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

Experimental setup for the generation of bright squeezed light with a semimonolithic optical parametric amplifier. FI, Faraday isolator; DM, dichroic mirror; R, reflectance.

Fig. 2
Fig. 2

Variances of the ac photocurrents i+ and i generated at a homodyne detector. The resolution bandwidth and the video bandwidth in these measurements are 10 kHz and 30 Hz, respectively. For details see text.

Fig. 3
Fig. 3

Long-term squeezing measurement at a detection frequency of 5 MHz. Each data point refers to quantum noise reduction over 5 s.

Equations (2)

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

V sq = 1 4 T 2 A ( P 2 ω / P 2 ω , th ) 1 / 2 [ 1 + ( P 2 ω / P 2 ω , th ) 1 / 2 ] 2 + ( 2 f / γ c ) 2 ,
V sq , det = η V sq + 1 η .

Metrics