Abstract

We obtain synchronized 45-fs and 0.848-ps pulses by achieving cross-mode locking in a double-cavity dual-wavelength femtosecond Ti:sapphire laser. Autocorrelation and cross correlation show that the femtosecond and picosecond pulses are well synchronized, with a timing jitter of 41 fs. Cross-phase modulation dominates the processes of cross-mode locking and synchronization.

© 2005 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. R. X. de Barros and P. C. Becker, Opt. Lett. 18, 631 (1993).
    [CrossRef]
  2. D. R. Dykaar and S. B. Darack, Opt. Lett. 18, 634 (1993).
    [CrossRef]
  3. J. M. Evans, D. E. Spence, D. Burns, and W. Sibbett, Opt. Lett. 18, 1074 (1993).
    [CrossRef]
  4. A. Leitenstorfer, C. Fuerst, and A. Laubereau, Opt. Lett. 20, 916 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. Z. Zhang and T. Yagi, Opt. Lett. 18, 2126 (1993).
    [CrossRef]
  6. M. Betz, F. Sotier, F. Tauser, S. Trumm, A. Laubereau, and A. Leitenstorfer, Opt. Lett. 29, 629 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. C. Fuerst, A. Leitenstorfer, and A. Laubereau, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 473 (1996).
    [CrossRef]
  8. S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
    [CrossRef]
  9. D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. L.-S. Ma, R. K. Shelton, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, and J. Ye, Phys. Rev. A 64, 021802 (2001).
    [CrossRef]
  11. M. Dantus, M. J. Rosker, and A. H. Zewail, J. Chem. Phys. 87, 2395 (1987).
  12. A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
    [CrossRef]
  13. P. L. Baldeck, R. R. Alfano, and G. P. Agrawal, Appl. Phys. Lett. 52, 1939 (1988).
    [CrossRef]
  14. J. P. Gordon, Opt. Lett. 8, 596 (1983).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. V. V. Afanasjev, E. M. Dianov, and V. N. Serkin, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2656 (1989).
    [CrossRef]
  16. M. Lisak, A. Hook, and Anderson, J. Opt. Soc. Am. B 7, 810 (1990).
    [CrossRef]

2004 (1)

2001 (1)

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

2000 (1)

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (2)

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

1996 (1)

C. Fuerst, A. Leitenstorfer, and A. Laubereau, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 473 (1996).
[CrossRef]

1995 (1)

1993 (4)

1990 (1)

1989 (1)

V. V. Afanasjev, E. M. Dianov, and V. N. Serkin, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2656 (1989).
[CrossRef]

1988 (1)

P. L. Baldeck, R. R. Alfano, and G. P. Agrawal, Appl. Phys. Lett. 52, 1939 (1988).
[CrossRef]

1987 (1)

M. Dantus, M. J. Rosker, and A. H. Zewail, J. Chem. Phys. 87, 2395 (1987).

1983 (1)

Afanasjev, V. V.

V. V. Afanasjev, E. M. Dianov, and V. N. Serkin, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2656 (1989).
[CrossRef]

Agrawal, G. P.

P. L. Baldeck, R. R. Alfano, and G. P. Agrawal, Appl. Phys. Lett. 52, 1939 (1988).
[CrossRef]

Alfano, R. R.

P. L. Baldeck, R. R. Alfano, and G. P. Agrawal, Appl. Phys. Lett. 52, 1939 (1988).
[CrossRef]

Anderson,

Baldeck, P. L.

P. L. Baldeck, R. R. Alfano, and G. P. Agrawal, Appl. Phys. Lett. 52, 1939 (1988).
[CrossRef]

Becker, P. C.

Betz, M.

Binder, R.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Burns, D.

Cundiff, S. T.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Dantus, M.

M. Dantus, M. J. Rosker, and A. H. Zewail, J. Chem. Phys. 87, 2395 (1987).

Darack, S. B.

de Barros, M. R. X.

Dianov, E. M.

V. V. Afanasjev, E. M. Dianov, and V. N. Serkin, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2656 (1989).
[CrossRef]

Diddams, S. A.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Donovan, M. E.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Dykaar, D. R.

Evans, J. M.

Fuerst, C.

C. Fuerst, A. Leitenstorfer, and A. Laubereau, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 473 (1996).
[CrossRef]

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

Gibbs, H. M.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Gordon, J. P.

Hall, J. L.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

He, J. F.

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

Hook, A.

Hou, X.

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

Jones, D. J.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Kapteyn, H. C.

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

Khitrova, G.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Laubereau, A.

Leitenstorfer, A.

Lindberg, M.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Lisak, M.

Ma, L.-S.

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

Murnane, M. M.

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

Peyghambarian, N.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Ranka, J. K.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Rosker, M. J.

M. Dantus, M. J. Rosker, and A. H. Zewail, J. Chem. Phys. 87, 2395 (1987).

Schuelzgen, A.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Serkin, V. N.

V. V. Afanasjev, E. M. Dianov, and V. N. Serkin, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2656 (1989).
[CrossRef]

Shelton, R. K.

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

Sibbett, W.

Sotier, F.

Spence, D. E.

Stentz, A.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Tauser, F.

Trumm, S.

Wang, S.

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

Windeler, R. S.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Wundke, K.

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Xiao, D.

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

Yagi, T.

Yang, H. R.

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

Ye, J.

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

Zewail, A. H.

M. Dantus, M. J. Rosker, and A. H. Zewail, J. Chem. Phys. 87, 2395 (1987).

Zhang, Z.

Zhu, C. J.

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

S. Wang, C. J. Zhu, J. F. He, H. R. Yang, D. Xiao, and X. Hou, Appl. Phys. B 69, 211 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

P. L. Baldeck, R. R. Alfano, and G. P. Agrawal, Appl. Phys. Lett. 52, 1939 (1988).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

V. V. Afanasjev, E. M. Dianov, and V. N. Serkin, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2656 (1989).
[CrossRef]

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

C. Fuerst, A. Leitenstorfer, and A. Laubereau, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 473 (1996).
[CrossRef]

J. Chem. Phys. (1)

M. Dantus, M. J. Rosker, and A. H. Zewail, J. Chem. Phys. 87, 2395 (1987).

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

Opt. Lett. (7)

Phys. Rev. A (1)

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

Phys. Rev. Lett. (1)

A. Schuelzgen, R. Binder, M. E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H. M. Gibbs, G. Khitrova, and N. Peyghambarian, Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999).
[CrossRef]

Science (1)

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[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 arrangement of the double-cavity dual-wavelength femtosecond Ti:sapphire (Ti:S) laser.

Fig. 2
Fig. 2

Independent self-mode locking. (a) Second-order autocorrelation and the spectrum (inset) of the pulses in the femtosecond cavity. (b) Second-order autocorrelation and the spectrum (inset) of the pulses in the picosecond cavity. Open circles, experiment; solid curves, Gaussian fit.

Fig. 3
Fig. 3

Cross-mode locking. (a) Second-order autocorrelation and spectrum (inset) of the pulses in the femtosecond cavity. (b) Second-order autocorrelation and spectrum (inset) of the pulses in the picosecond cavity. Open circles, experiment; solid curves, Gaussian fit.

Fig. 4
Fig. 4

Intensity cross correlation for cross-mode locking and spectrum (inset) taken of both beams simultaneously.

Equations (1)

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

tj=τ-τ12+τ221/2,

Metrics