Abstract

By optical modulation of the reflectivity of an intracavity nonlinear Fabry–Perot semiconductor mirror, the pulse train from a passively mode-locked picosecond Nd:YVO4 laser oscillator is synchronized to an independent femtosecond-mode-locked Ti:sapphire laser. We obtain stable synchronized pulse trains at central wavelengths of 1064 and 850 nm, and the Ti:sapphire laser is still independently tunable over a large wavelength range. The tolerable cavity-length difference between the two laser oscillators exceeds 20 µm.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
    [CrossRef]
  2. T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
    [CrossRef]
  3. M. R. X. deBarros and P. C. Becker, Opt. Lett. 18, 631 (1993).
    [CrossRef]
  4. D. R. Dykaar and S. B. Darack, Opt. Lett. 18, 634 (1993).
    [CrossRef]
  5. J. M. Evans, D. E. Spence, D. Burns, and W. Sibbett, Opt. Lett. 18, 1074 (1993).
    [CrossRef]
  6. A. Leitenstorfer, C. Fürst, and A. Laubereau, Opt. Lett. 20, 916 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. Z. Wei, Y. Kobayashi, Z. Zhang, and K. Torizuka, Opt. Lett. 26, 1806 (2001).
    [CrossRef]
  8. S. A. Crooker, F. D. Betz, J. Levy, and D. D. Awschalom, Rev. Sci. Instrum. 67, 2068 (1996).
    [CrossRef]
  9. R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
    [CrossRef]
  11. R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
    [CrossRef]
  12. J. Paye and D. Hulin, Appl. Phys. Lett. 62, 1326 (1992).
    [CrossRef]
  13. R. Quintero-Torres and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 66, 1310 (1995).
    [CrossRef]
  14. J. Xu, L. Zhou, and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 72, 153 (1998).
    [CrossRef]
  15. U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
    [CrossRef]
  16. U. Morgner and F. Mitschke, Phys. Rev. E 58, 187 (1998).
    [CrossRef]
  17. F. X. Kärtner, D. M. Zumbühl, and N. Matuschek, Phys. Rev. Lett. 82, 4428 (1999).
    [CrossRef]

2001 (4)

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
[CrossRef]

J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
[CrossRef]

Z. Wei, Y. Kobayashi, Z. Zhang, and K. Torizuka, Opt. Lett. 26, 1806 (2001).
[CrossRef]

1999 (1)

F. X. Kärtner, D. M. Zumbühl, and N. Matuschek, Phys. Rev. Lett. 82, 4428 (1999).
[CrossRef]

1998 (3)

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

J. Xu, L. Zhou, and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 72, 153 (1998).
[CrossRef]

U. Morgner and F. Mitschke, Phys. Rev. E 58, 187 (1998).
[CrossRef]

1996 (2)

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

S. A. Crooker, F. D. Betz, J. Levy, and D. D. Awschalom, Rev. Sci. Instrum. 67, 2068 (1996).
[CrossRef]

1995 (2)

R. Quintero-Torres and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 66, 1310 (1995).
[CrossRef]

A. Leitenstorfer, C. Fürst, and A. Laubereau, Opt. Lett. 20, 916 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1993 (3)

1992 (1)

J. Paye and D. Hulin, Appl. Phys. Lett. 62, 1326 (1992).
[CrossRef]

1988 (1)

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Abstreiter, G.

J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
[CrossRef]

Anderson, N. G.

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Arzberger, M.

J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
[CrossRef]

Aus der Au, J.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Awschalom, D. D.

S. A. Crooker, F. D. Betz, J. Levy, and D. D. Awschalom, Rev. Sci. Instrum. 67, 2068 (1996).
[CrossRef]

Becker, P. C.

Betz, F. D.

S. A. Crooker, F. D. Betz, J. Levy, and D. D. Awschalom, Rev. Sci. Instrum. 67, 2068 (1996).
[CrossRef]

Bhattacharya, P.

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

Böhm, G.

J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
[CrossRef]

Braun, B.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Burns, D.

Crooker, S. A.

S. A. Crooker, F. D. Betz, J. Levy, and D. D. Awschalom, Rev. Sci. Instrum. 67, 2068 (1996).
[CrossRef]

Cundiff, S. T.

J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
[CrossRef]

Darack, S. B.

deBarros, M. R. X.

Dykaar, D. R.

Evans, J. M.

Feldmann, J.

J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
[CrossRef]

Fluck, R.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Fürst, C.

Hall, J. L.

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Hönninger, C.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Hsieh, K. Y.

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Hulin, D.

J. Paye and D. Hulin, Appl. Phys. Lett. 62, 1326 (1992).
[CrossRef]

Jiang, H.

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

Jung, I. D.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Kamath, K.

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

Kapteyn, H. C.

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
[CrossRef]

Kärtner, F. X.

F. X. Kärtner, D. M. Zumbühl, and N. Matuschek, Phys. Rev. Lett. 82, 4428 (1999).
[CrossRef]

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Keller, U.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Kobayashi, Y.

Kolbas, R. M.

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Kopf, D.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Laidig, W. D.

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Laubereau, A.

Leitenstorfer, A.

Levy, J.

S. A. Crooker, F. D. Betz, J. Levy, and D. D. Awschalom, Rev. Sci. Instrum. 67, 2068 (1996).
[CrossRef]

Lo, Y. C.

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Ma, L.-S.

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
[CrossRef]

Matuschek, N.

F. X. Kärtner, D. M. Zumbühl, and N. Matuschek, Phys. Rev. Lett. 82, 4428 (1999).
[CrossRef]

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Mitschke, F.

U. Morgner and F. Mitschke, Phys. Rev. E 58, 187 (1998).
[CrossRef]

Morgner, U.

U. Morgner and F. Mitschke, Phys. Rev. E 58, 187 (1998).
[CrossRef]

Murnane, M. M.

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
[CrossRef]

Norris, T. B.

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

Paye, J.

J. Paye and D. Hulin, Appl. Phys. Lett. 62, 1326 (1992).
[CrossRef]

Quintero-Torres, R.

R. Quintero-Torres and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 66, 1310 (1995).
[CrossRef]

Shelton, R. K.

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
[CrossRef]

Sibbett, W.

Sin, Y.

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Singh, J.

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

Sosnowski, T. S.

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

Spence, D. E.

Thakur, M.

J. Xu, L. Zhou, and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 72, 153 (1998).
[CrossRef]

R. Quintero-Torres and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 66, 1310 (1995).
[CrossRef]

Torizuka, K.

Wei, Z.

Weingarten, K. J.

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

Xu, J.

J. Xu, L. Zhou, and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 72, 153 (1998).
[CrossRef]

Yang, Y. J.

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

Ye, J.

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
[CrossRef]

Zhang, Z.

Zhou, L.

J. Xu, L. Zhou, and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 72, 153 (1998).
[CrossRef]

Zumbühl, D. M.

F. X. Kärtner, D. M. Zumbühl, and N. Matuschek, Phys. Rev. Lett. 82, 4428 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (3)

J. Paye and D. Hulin, Appl. Phys. Lett. 62, 1326 (1992).
[CrossRef]

R. Quintero-Torres and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 66, 1310 (1995).
[CrossRef]

J. Xu, L. Zhou, and M. Thakur, Appl. Phys. Lett. 72, 153 (1998).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

R. M. Kolbas, N. G. Anderson, W. D. Laidig, Y. Sin, Y. C. Lo, K. Y. Hsieh, and Y. J. Yang, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 1605 (1988).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. (1)

U. Keller, K. J. Weingarten, F. X. Kärtner, D. Kopf, B. Braun, I. D. Jung, R. Fluck, C. Hönninger, N. Matuschek, and J. Aus der Au, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2, 435 (1996).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

J. Feldmann, S. T. Cundiff, M. Arzberger, G. Böhm, and G. Abstreiter, J. Appl. Phys. 89, 1180 (2001).
[CrossRef]

Opt. Lett. (5)

Phys. Rev. A (1)

L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802(R) (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. Jiang, J. Singh, K. Kamath, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. B 57, R9423 (1998).
[CrossRef]

Phys. Rev. E (1)

U. Morgner and F. Mitschke, Phys. Rev. E 58, 187 (1998).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

F. X. Kärtner, D. M. Zumbühl, and N. Matuschek, Phys. Rev. Lett. 82, 4428 (1999).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

S. A. Crooker, F. D. Betz, J. Levy, and D. D. Awschalom, Rev. Sci. Instrum. 67, 2068 (1996).
[CrossRef]

Science (1)

R. K. Shelton, L.-S. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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

Experimental setup of the two synchronized laser oscillators. PM, photomultiplier; SESAM, semiconductor saturable-absorber mirror; OC, output coupler; DBS, dichroic beam splitter; BSs, beam splitters.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Measured repetition rate of the Nd:YVO4 laser versus cavity-length variation of the Nd:YVO4 resonator. The synchronization regime (locking range) is emphasized by the gray bar. For clarity, the value 82.6 MHz is subtracted from the exact repetition rate. (b) Locking range plotted as a function of the Ti:sapphire laser power that drives the FPM. The dashed line is a linear fit of the measured points (filled circles).

Fig. 3
Fig. 3

Measured cross correlation between the synchronized Ti:sapphire and the Nd:YVO4 laser, which directly reproduces the pulse shape of the Nd:YVO4 laser pulses. The FWHM is approximately 13 ps.

Fig. 4
Fig. 4

Measured intensity autocorrelation of the synchronized Nd:YVO4 laser (solid curve) and calculated autocorrelation of the measured cross-correlation function from Fig. 3 (dotted curve).

Equations (1)

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

Rλ=F sin2 δ1+F sin2 δ,

Metrics