Abstract

We have demonstrated enhanced nondegenerate four-wave mixing by use of a resonant probe in a double-Λ system consisting of an optically dense spectral hole–burning solid. The observed probe diffraction efficiency is 16% in amplitude at 6  K, which is higher than for an off-resonant probe in a Λ-type scheme. We have also observed two-photon coherence line narrowing, which has potential application to high-resolution spectroscopy.

© 1999 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 107 (1990).
    [CrossRef]
  2. M. Jain, G. Y. Yin, J. E. Field, and S. E. Harris, Opt. Lett. 18, 998 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. G. Z. Zhang, K. Hakuta, and B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett. 71, 3099 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. Y.-Q. Li and M. Xiao, Opt. Lett. 21, 1064 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. P. R. Hemmer, D. P. Katz, J. Donoghue, M. Cronin-Golomb, M. S. Shahriar, and P. Kumar, Opt. Lett. 20, 982 (1995).
    [CrossRef]
  6. B. Lu, W. H. Burkett, and M. Xiao, Opt. Lett. 23, 804 (1998) for the conversion efficiency, B. Lu, University of Arkansas (personal communcation, September21, 1998).
    [CrossRef]
  7. S. Babin, U. Hinze, E. Tiemann, and B. Wellegehausen, Opt. Lett. 21, 1186 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. H. R. Gray, R. M. Whitley, and C. R. Stroud, Opt. Lett. 3, 218 (1978).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. S. E. Harris, Phys. Today 50(7), 36 (1997), and referneces therein.
    [CrossRef]
  11. B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, Opt. Commun. 144, 227 (1997)Y. Zhao, C. Wu, B. S. Ham, M. K. Kim, and E. Awad, Phys. Rev. Lett. 79, 641 (1997).
    [CrossRef]
  12. B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1849 (1997).
    [CrossRef]
  13. B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Phys. Rev. B 58, R11825 (1998).
    [CrossRef]
  14. Y. S. Bai and R. Kachru, Phys. Rev. Lett. 67, 1859 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
    [CrossRef]
  16. A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
    [CrossRef] [PubMed]
  17. V. S. Sudarshanam, M. Cronin-Golomb, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, Opt. Lett. 22, 1141 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. R. W. Equall, R. L. Cone, and R. M. Macfarlane, Phys. Rev. B 52, 3963 (1995).
    [CrossRef]
  19. K. Holliday, M. Croci, E. Vauthey, and U. P. Wild, Phys. Rev. B 47, 14741 (1993).
    [CrossRef]
  20. L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
    [CrossRef]

1998 (2)

1997 (6)

B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

V. S. Sudarshanam, M. Cronin-Golomb, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, Opt. Lett. 22, 1141 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1849 (1997).
[CrossRef]

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

S. E. Harris, Phys. Today 50(7), 36 (1997), and referneces therein.
[CrossRef]

B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, Opt. Commun. 144, 227 (1997)Y. Zhao, C. Wu, B. S. Ham, M. K. Kim, and E. Awad, Phys. Rev. Lett. 79, 641 (1997).
[CrossRef]

1996 (2)

1995 (3)

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

R. W. Equall, R. L. Cone, and R. M. Macfarlane, Phys. Rev. B 52, 3963 (1995).
[CrossRef]

P. R. Hemmer, D. P. Katz, J. Donoghue, M. Cronin-Golomb, M. S. Shahriar, and P. Kumar, Opt. Lett. 20, 982 (1995).
[CrossRef]

1993 (3)

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

G. Z. Zhang, K. Hakuta, and B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett. 71, 3099 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

M. Jain, G. Y. Yin, J. E. Field, and S. E. Harris, Opt. Lett. 18, 998 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

1991 (1)

Y. S. Bai and R. Kachru, Phys. Rev. Lett. 67, 1859 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1990 (1)

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 107 (1990).
[CrossRef]

1978 (1)

1977 (1)

L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
[CrossRef]

Babin, S.

Bai, Y. S.

Y. S. Bai and R. Kachru, Phys. Rev. Lett. 67, 1859 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Burkett, W. H.

Cone, R. L.

R. W. Equall, R. L. Cone, and R. M. Macfarlane, Phys. Rev. B 52, 3963 (1995).
[CrossRef]

Croci, M.

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

Cronin-Golomb, M.

Donoghue, J.

Equall, R. W.

R. W. Equall, R. L. Cone, and R. M. Macfarlane, Phys. Rev. B 52, 3963 (1995).
[CrossRef]

Erickson, L. E.

L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
[CrossRef]

Field, J. E.

M. Jain, G. Y. Yin, J. E. Field, and S. E. Harris, Opt. Lett. 18, 998 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 107 (1990).
[CrossRef]

Fleischhauer, M.

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

Gray, H. R.

Hakuta, K.

G. Z. Zhang, K. Hakuta, and B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett. 71, 3099 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Ham, B. S.

B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Phys. Rev. B 58, R11825 (1998).
[CrossRef]

B. S. Ham, M. S. Shahriar, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1849 (1997).
[CrossRef]

B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, Opt. Commun. 144, 227 (1997)Y. Zhao, C. Wu, B. S. Ham, M. K. Kim, and E. Awad, Phys. Rev. Lett. 79, 641 (1997).
[CrossRef]

Harris, S. E.

S. E. Harris, Phys. Today 50(7), 36 (1997), and referneces therein.
[CrossRef]

M. Jain, G. Y. Yin, J. E. Field, and S. E. Harris, Opt. Lett. 18, 998 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 107 (1990).
[CrossRef]

Hemmer, P. R.

Hinze, U.

Hollberg, L.

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

Holliday, K.

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

Imamoglu, A.

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 107 (1990).
[CrossRef]

Jain, M.

Kachru, R.

Y. S. Bai and R. Kachru, Phys. Rev. Lett. 67, 1859 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Katz, D. P.

Kim, M. K.

B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Phys. Rev. B 58, R11825 (1998).
[CrossRef]

B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1849 (1997).
[CrossRef]

Kumar, P.

Li, Y.-Q.

Lu, B.

Lukin, M. D.

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

Macfarlane, R. M.

R. W. Equall, R. L. Cone, and R. M. Macfarlane, Phys. Rev. B 52, 3963 (1995).
[CrossRef]

Nikonov, D. E.

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

Robinson, H. G.

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

Scully, M. O.

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

Shahriar, M. S.

Stoicheff, B. P.

G. Z. Zhang, K. Hakuta, and B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett. 71, 3099 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Stroud, C. R.

Sudarshanam, V. S.

Tiemann, E.

Vauthey, E.

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

Velichansky, V. L.

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

Wellegehausen, B.

Whitley, R. M.

Wild, U. P.

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

Xiao, M.

Yin, G. Y.

Zhang, G. Z.

G. Z. Zhang, K. Hakuta, and B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett. 71, 3099 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Zibrov, A. S.

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun. (2)

B. S. Ham, P. R. Hemmer, and M. S. Shahriar, Opt. Commun. 144, 227 (1997)Y. Zhao, C. Wu, B. S. Ham, M. K. Kim, and E. Awad, Phys. Rev. Lett. 79, 641 (1997).
[CrossRef]

L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
[CrossRef]

Opt. Lett. (9)

Phys. Rev. B (3)

R. W. Equall, R. L. Cone, and R. M. Macfarlane, Phys. Rev. B 52, 3963 (1995).
[CrossRef]

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

B. S. Ham, M. S. Shahriar, M. K. Kim, and P. R. Hemmer, Phys. Rev. B 58, R11825 (1998).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (5)

Y. S. Bai and R. Kachru, Phys. Rev. Lett. 67, 1859 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

M. D. Lukin, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, H. G. Robinson, V. L. Velichansky, L. Hollberg, and M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 79, 2959 (1997).
[CrossRef]

A. S. Zibrov, M. D. Lukin, D. E. Nikonov, L. Hollberg, M. O. Scully, V. L. Velichansky, and H. G. Robinson, Phys. Rev. Lett. 75, 1499 (1995), and references therein.
[CrossRef] [PubMed]

S. E. Harris, J. E. Field, and A. Imamoglu, Phys. Rev. Lett. 64, 107 (1990).
[CrossRef]

G. Z. Zhang, K. Hakuta, and B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett. 71, 3099 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Today (1)

S. E. Harris, Phys. Today 50(7), 36 (1997), and referneces therein.
[CrossRef]

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: AO, acousto-optic modulator; BOX, boxcar integrator; BS, beam splitter; C, chart recorder; M, mirror; PD, photodiode; O, oscilloscope. Inset, laser beams on screen.

Fig. 3
Fig. 3

Four-wave mixing signal efficiency at 6  K.

Fig. 4
Fig. 4

(a) Line narrowing of the four-wave mixing signal and (b) spin inhomogeneous linewidth of 10.2-MHz transition by rf–optical double-resonance technique.

Equations (1)

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

IDl[Re(ρ12)]2IP0exp-αl,

Metrics