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)

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]

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

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, and P. R. Hemmer, Opt. Lett. 22, 1138 (1997).
[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]

1996 (2)

1995 (3)

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

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

1993 (3)

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

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

G. Z. Zhang, K. Hakuta, and B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett. 71, 3099 (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, 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]

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]

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)

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

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]

Phys. Rev. Lett. (5)

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

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

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]

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