Abstract

We report the experimental observation of optical data storage by frequency-selective stimulated spin echoes based on electromagnetically induced transparency in an inhomogeneously broadened rare-earth-doped solid. We find that the spin dephasing time T2 is almost constant in the range 2–6  K, whereas the optical T2 shortens rapidly above 4  K. This experiment demonstrates the potential of spin echoes excited by electromagnetically induced transparency for higher-capacity optical data storage at higher temperature.

© 1997 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. W. Mossberg, Opt. Lett. 7, 77 (1982).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. N. W. Carlson, L. J. Rothberg, A. G. Yodh, W. R. Babbitt, and T. W. Mossberg, Opt. Lett. 8, 483 (1983).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. M. K. Kim and R. Kachru, Opt. Lett. 12, 593 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. X. A. Shen, E. Chiang, and R. Kachru, Opt. Lett. 19, 1246 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, B. S. Ham, M. K. Kim, and Y. Rozhdestvensky, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 291, 287 (1996).
    [CrossRef]
  6. G. Alzetta, A. Gozzini, L. Moi, and G. Orrioles, Nuovo Cimento B 36, 5 (1976); H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. K.-J. Boller, A. Imamoglu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 1107 (1990); B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
    [CrossRef]
  10. M. Mitsunaga and R. G. Brewer, Phys. Rev. A 32, 1605 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, “Efficient electromagnetically induced transparency in a rare-earth doped crystal,” Opt. Commun. (to be published).
  12. R. Yano, M. Nitsunaga, and N. Uesugi, Opt. Lett. 16, 1884 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, and R. M. Shelby, Opt. Commun. 32, 101 (1980).
    [CrossRef]
  14. P. R. Hemmer, K. Z. Cheng, J. Kierstead, M. S. Shahriar, and M. K. Kim, Opt. Lett. 19, 296 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, V. D. Natoli, and S. Ezekiel, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1519 (1989).
    [CrossRef]

1996 (1)

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, B. S. Ham, M. K. Kim, and Y. Rozhdestvensky, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 291, 287 (1996).
[CrossRef]

1994 (2)

1993 (1)

K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
[CrossRef]

1991 (2)

K.-J. Boller, A. Imamoglu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

R. Yano, M. Nitsunaga, and N. Uesugi, Opt. Lett. 16, 1884 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1990 (1)

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 1107 (1990); B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

1989 (1)

1987 (1)

1985 (1)

M. Mitsunaga and R. G. Brewer, Phys. Rev. A 32, 1605 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

1983 (1)

1982 (1)

1980 (1)

R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, and R. M. Shelby, Opt. Commun. 32, 101 (1980).
[CrossRef]

1976 (1)

G. Alzetta, A. Gozzini, L. Moi, and G. Orrioles, Nuovo Cimento B 36, 5 (1976); H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

Alzetta, G.

G. Alzetta, A. Gozzini, L. Moi, and G. Orrioles, Nuovo Cimento B 36, 5 (1976); H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

Babbitt, W. R.

Boller, K.-J.

K.-J. Boller, A. Imamoglu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Brewer, R. G.

M. Mitsunaga and R. G. Brewer, Phys. Rev. A 32, 1605 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Carlson, N. W.

Cheng, K. Z.

Chiang, E.

Croci, M.

K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
[CrossRef]

Ezekiel, S.

Field, J. E.

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 1107 (1990); B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Gozzini, A.

G. Alzetta, A. Gozzini, L. Moi, and G. Orrioles, Nuovo Cimento B 36, 5 (1976); H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

Ham, B. S.

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, B. S. Ham, M. K. Kim, and Y. Rozhdestvensky, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 291, 287 (1996).
[CrossRef]

B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, “Efficient electromagnetically induced transparency in a rare-earth doped crystal,” Opt. Commun. (to be published).

Harris, S. E.

K.-J. Boller, A. Imamoglu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 1107 (1990); B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Hemmer, P. R.

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, B. S. Ham, M. K. Kim, and Y. Rozhdestvensky, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 291, 287 (1996).
[CrossRef]

P. R. Hemmer, K. Z. Cheng, J. Kierstead, M. S. Shahriar, and M. K. Kim, Opt. Lett. 19, 296 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, V. D. Natoli, and S. Ezekiel, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1519 (1989).
[CrossRef]

B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, “Efficient electromagnetically induced transparency in a rare-earth doped crystal,” Opt. Commun. (to be published).

Holliday, K.

K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
[CrossRef]

Imamoglu, A.

K.-J. Boller, A. Imamoglu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 1107 (1990); B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Kachru, R.

Kierstead, J.

Kim, M. K.

Macfarlane, R. M.

R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, and R. M. Shelby, Opt. Commun. 32, 101 (1980).
[CrossRef]

Mitsunaga, M.

M. Mitsunaga and R. G. Brewer, Phys. Rev. A 32, 1605 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Moi, L.

G. Alzetta, A. Gozzini, L. Moi, and G. Orrioles, Nuovo Cimento B 36, 5 (1976); H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

Mossberg, T. W.

Natoli, V. D.

Nitsunaga, M.

Orrioles, G.

G. Alzetta, A. Gozzini, L. Moi, and G. Orrioles, Nuovo Cimento B 36, 5 (1976); H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

Rothberg, L. J.

Rozhdestvensky, Y.

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, B. S. Ham, M. K. Kim, and Y. Rozhdestvensky, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 291, 287 (1996).
[CrossRef]

Shahriar, M. S.

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, B. S. Ham, M. K. Kim, and Y. Rozhdestvensky, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 291, 287 (1996).
[CrossRef]

P. R. Hemmer, K. Z. Cheng, J. Kierstead, M. S. Shahriar, and M. K. Kim, Opt. Lett. 19, 296 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, V. D. Natoli, and S. Ezekiel, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1519 (1989).
[CrossRef]

B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, “Efficient electromagnetically induced transparency in a rare-earth doped crystal,” Opt. Commun. (to be published).

Shelby, R. M.

R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, and R. M. Shelby, Opt. Commun. 32, 101 (1980).
[CrossRef]

Shen, X. A.

Uesugi, N.

Vauthey, E.

K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
[CrossRef]

Wild, U. P.

K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
[CrossRef]

Yannoni, C. S.

R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, and R. M. Shelby, Opt. Commun. 32, 101 (1980).
[CrossRef]

Yano, R.

Yodh, A. G.

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Mol. Cryst. Liq. Cryst. (1)

P. R. Hemmer, M. S. Shahriar, B. S. Ham, M. K. Kim, and Y. Rozhdestvensky, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 291, 287 (1996).
[CrossRef]

Nuovo Cimento B (1)

G. Alzetta, A. Gozzini, L. Moi, and G. Orrioles, Nuovo Cimento B 36, 5 (1976); H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun. (1)

R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, and R. M. Shelby, Opt. Commun. 32, 101 (1980).
[CrossRef]

Opt. Lett. (6)

Phys. Rev. A (1)

M. Mitsunaga and R. G. Brewer, Phys. Rev. A 32, 1605 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Rev. B (1)

K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

K.-J. Boller, A. Imamoglu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 1107 (1990); B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, “Efficient electromagnetically induced transparency in a rare-earth doped crystal,” Opt. Commun. (to be published).

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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Energy-level diagram of Pr:YSO.

Fig. 2
Fig. 2

Schematic of the experimental setup for frequency-selective time-domain stimulated spin echo by EIT: AOM, acousto-optic modulator; BOX, boxcar averager; BS, beam splitter; CR, chart recorder; L, lens; M, mirror; OSC, oscilloscope; PA's, rf power amplifiers; PD, photodiode; PG's, pulse generators; S's, rf switches; SC, screen.

Fig. 3
Fig. 3

Two-bit optical data storage by frequency-selective time-domain stimulated spin echo based on EIT at 6  K: d, d, data; e, e, echoes.

Fig. 4
Fig. 4

(a) Spin T2 versus temperature, (b) inferred optical T2 versus temperature.

Equations (1)

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

dσ12/dt=-iD13E1σ32t/+iD23E2σ13t/-γ12σ12t,

Metrics