Abstract

We have demonstrated in an ytterbium laser cooling and trapping experiment a high-power violet extended-cavity diode laser (ECDL) stabilized to the Yb resonant transition at 398.9 nm in an Yb hollow-cathode lamp. A frequency-dispersion signal, which we obtained by applying a modulation-free dichroic-atomic-vapor laser lock technique, allowed us to stabilize the violet ECDL at a frequency stability below 1 MHz at 1-s average time and a useful output power of 15 mW.

© 2003 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. J. Lonsdale, A. P. Willis, and T. A. King, Meas. Sci. Technol. 13, 488 (2002).
  2. R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
    [CrossRef]
  3. J. Alnis, U. Gustafsson, G. Somesfalean, and S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1234 (2000).
    [CrossRef]
  4. L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
    [CrossRef]
  5. J. M. Girkin, A. I. Ferguson, D. L. Wokosin, and A. M. Gurney, Opt. Express 7, 336 (2000); http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]
  6. H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
    [CrossRef]
  7. K. Toyoda, A. Miura, S. Urabe, K. Hayasaka, and M. Watanabe, Opt. Lett. 26, 1897 (2001).
    [CrossRef]
  8. C. J. Hawthorn, K. P. Weber, and R. E. Scholten, Rev. Sci. Instrum. 72, 4477 (2001).
    [CrossRef]
  9. C. Petridis, I. D. Lindsay, D. J. M. Stothard, and M. Ebrahimzadeh, Rev. Sci. Instrum. 72, 3811 (2001).
    [CrossRef]
  10. K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
    [CrossRef]
  11. T. Loftus, J. R. Bochinski, and T. W. Mossberg, Phys. Rev. A 63, 053401 (2001).
    [CrossRef]
  12. K. L. Corwin, Z.-T. Lu, C. F. Hand, R. J. Epstein, and C. E. Wieman, Appl. Opt. 37, 3295 (1998).
    [CrossRef]

2002 (3)

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

D. J. Lonsdale, A. P. Willis, and T. A. King, Meas. Sci. Technol. 13, 488 (2002).

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

2001 (4)

C. J. Hawthorn, K. P. Weber, and R. E. Scholten, Rev. Sci. Instrum. 72, 4477 (2001).
[CrossRef]

C. Petridis, I. D. Lindsay, D. J. M. Stothard, and M. Ebrahimzadeh, Rev. Sci. Instrum. 72, 3811 (2001).
[CrossRef]

T. Loftus, J. R. Bochinski, and T. W. Mossberg, Phys. Rev. A 63, 053401 (2001).
[CrossRef]

K. Toyoda, A. Miura, S. Urabe, K. Hayasaka, and M. Watanabe, Opt. Lett. 26, 1897 (2001).
[CrossRef]

2000 (3)

J. M. Girkin, A. I. Ferguson, D. L. Wokosin, and A. M. Gurney, Opt. Express 7, 336 (2000); http://www.opticsexpress.org .
[CrossRef] [PubMed]

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

J. Alnis, U. Gustafsson, G. Somesfalean, and S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1234 (2000).
[CrossRef]

1999 (1)

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

Allen, J. W.

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

Alnis, J.

J. Alnis, U. Gustafsson, G. Somesfalean, and S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1234 (2000).
[CrossRef]

Behnke, J. F.

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

Bochinski, J. R.

T. Loftus, J. R. Bochinski, and T. W. Mossberg, Phys. Rev. A 63, 053401 (2001).
[CrossRef]

Conroy, R. S.

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

Corner, L.

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

Corwin, K. L.

Dholakia, K.

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

Dinklage, A.

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

Ebrahimzadeh, M.

C. Petridis, I. D. Lindsay, D. J. M. Stothard, and M. Ebrahimzadeh, Rev. Sci. Instrum. 72, 3811 (2001).
[CrossRef]

Epstein, R. J.

Ferguson, A. I.

Franke, St.

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

Fujimoto, M.

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

Gibb, J. S.

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

Girkin, J. M.

Gurney, A. M.

Gustafsson, U.

J. Alnis, U. Gustafsson, G. Somesfalean, and S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1234 (2000).
[CrossRef]

Hancock, G.

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

Hand, C. F.

Hawthorn, C. J.

C. J. Hawthorn, K. P. Weber, and R. E. Scholten, Rev. Sci. Instrum. 72, 4477 (2001).
[CrossRef]

Hayasaka, K.

Hewett, J. J.

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

Honda, K.

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

Hutchinson, A.

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

Ishikawa, K.

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

Kasyutich, V. L.

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

King, T. A.

D. J. Lonsdale, A. P. Willis, and T. A. King, Meas. Sci. Technol. 13, 488 (2002).

Kuwamoto, T.

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

Lancaster, G. P. T.

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

Lindsay, I. D.

C. Petridis, I. D. Lindsay, D. J. M. Stothard, and M. Ebrahimzadeh, Rev. Sci. Instrum. 72, 3811 (2001).
[CrossRef]

Loftus, T.

T. Loftus, J. R. Bochinski, and T. W. Mossberg, Phys. Rev. A 63, 053401 (2001).
[CrossRef]

Lonsdale, D. J.

D. J. Lonsdale, A. P. Willis, and T. A. King, Meas. Sci. Technol. 13, 488 (2002).

Lu, Z.-T.

Miura, A.

Mossberg, T. W.

T. Loftus, J. R. Bochinski, and T. W. Mossberg, Phys. Rev. A 63, 053401 (2001).
[CrossRef]

Petridis, C.

C. Petridis, I. D. Lindsay, D. J. M. Stothard, and M. Ebrahimzadeh, Rev. Sci. Instrum. 72, 3811 (2001).
[CrossRef]

Peverall, R.

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

Ritchie, G. A. D.

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

Scheibner, H.

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

Scholten, R. E.

C. J. Hawthorn, K. P. Weber, and R. E. Scholten, Rev. Sci. Instrum. 72, 4477 (2001).
[CrossRef]

Sibbett, W.

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

Solyman, S.

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

Somesfalean, G.

J. Alnis, U. Gustafsson, G. Somesfalean, and S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1234 (2000).
[CrossRef]

Stothard, D. J. M.

C. Petridis, I. D. Lindsay, D. J. M. Stothard, and M. Ebrahimzadeh, Rev. Sci. Instrum. 72, 3811 (2001).
[CrossRef]

Svanberg, S.

J. Alnis, U. Gustafsson, G. Somesfalean, and S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1234 (2000).
[CrossRef]

Takahashi, Y.

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

Toyoda, K.

K. Toyoda, A. Miura, S. Urabe, K. Hayasaka, and M. Watanabe, Opt. Lett. 26, 1897 (2001).
[CrossRef]

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

Urabe, S.

Watanabe, M.

Weber, K. P.

C. J. Hawthorn, K. P. Weber, and R. E. Scholten, Rev. Sci. Instrum. 72, 4477 (2001).
[CrossRef]

Wieman, C. E.

Wilke, C.

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

Willis, A. P.

D. J. Lonsdale, A. P. Willis, and T. A. King, Meas. Sci. Technol. 13, 488 (2002).

Wokosin, D. L.

Yabuzaki, T.

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (1)

L. Corner, J. S. Gibb, G. Hancock, A. Hutchinson, V. L. Kasyutich, R. Peverall, and G. A. D. Ritchie, Appl. Phys. B 74, 441 (2002).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

J. Alnis, U. Gustafsson, G. Somesfalean, and S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1234 (2000).
[CrossRef]

Meas. Sci. Technol. (1)

D. J. Lonsdale, A. P. Willis, and T. A. King, Meas. Sci. Technol. 13, 488 (2002).

Opt. Commun. (1)

R. S. Conroy, J. J. Hewett, G. P. T. Lancaster, W. Sibbett, J. W. Allen, and K. Dholakia, Opt. Commun. 175, 185 (2000).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. A (2)

K. Honda, Y. Takahashi, T. Kuwamoto, M. Fujimoto, K. Toyoda, K. Ishikawa, and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 59, R934 (1999).
[CrossRef]

T. Loftus, J. R. Bochinski, and T. W. Mossberg, Phys. Rev. A 63, 053401 (2001).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (3)

H. Scheibner, St. Franke, S. Solyman, J. F. Behnke, C. Wilke, and A. Dinklage, Rev. Sci. Instrum. 73, 378 (2002).
[CrossRef]

C. J. Hawthorn, K. P. Weber, and R. E. Scholten, Rev. Sci. Instrum. 72, 4477 (2001).
[CrossRef]

C. Petridis, I. D. Lindsay, D. J. M. Stothard, and M. Ebrahimzadeh, Rev. Sci. Instrum. 72, 3811 (2001).
[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

Experimental setup for frequency stabilization of a violet ECDL with a modulation-free dichroic-atomic-vapor laser lock technique12 employing a Yb HCL: G, grating; SM, steering mirror; PZTs, piezoelectric transducers; BSs, beam splitters; FP, 3-GHz Fabry–Perot cavity; OSC, oscilloscope; WM, wavemeter; P, polarizer; D1,2,3, detectors; PM, permanent magnets; PBS, polarizing beam splitter; LD, laser diode.

Fig. 2
Fig. 2

Doppler-broadened S10P11 transmission spectrum (top solid curve) at 398.9 nm and simulated transmission spectrum (dotted curve) including the seven Yb isotopes. Lower solid curve, transmission peaks of a 3-GHz confocal Fabry–Perot cavity. Also shown are the relative frequency separations against  174Yb together with the natural abundances of the Yb isotopes (in parentheses). Inset, relevant energy-level structure of the Yb atom.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Frequency split between the two circularly polarized components of light. An Yb HCL filled with Xe–Ne buffer gas with discharge parameters of 160 V and 1.8 mA in the magnetic field of 55 mT was used. (b) Frequency-discriminator (error) signal results of subtraction of the two transmission signals in (a).

Fig. 4
Fig. 4

Square-root Allan variance, σyτ, for the frequency-stabilized violet ECDL as a function of average time τ.

Metrics