Abstract

We demonstrate phase and frequency stabilization of a diode laser at the thermal noise limit of a passive optical cavity. The system is compact and exploits a cavity design that reduces vibration sensitivity. The subhertz laser is characterized by comparison with a second independent system with similar fractional frequency stability (1×10−15 at 1 s). The laser is further characterized by resolving a 2Hz wide, ultranarrow optical clock transition in ultracold strontium.

© 2007 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
    [CrossRef]
  2. A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
    [CrossRef]
  3. H. Stoehr, F. Mensing, J. Helmcke, and U. Sterr, Opt. Lett. 31, 736 (2006).
  4. S. A. Webster, M. Oxborrow, and P. Gill, Opt. Lett. 29, 1497 (2004).
    [CrossRef]
  5. F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
    [CrossRef]
  6. R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
    [CrossRef]
  7. K. Numata, A. Kemery, and J. Camp, Phys. Rev. Lett. 93, 250602 (2004).
    [CrossRef]
  8. M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).
  9. Mention of commercial products is for information only; it does not imply NIST endorsement.
  10. M. Notcutt, L.-S. Ma, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 30, 1815 (2005).
  11. L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).
  12. T. Nazarova, F. Riehle, and U. Sterr, Appl. Phys. B 83, 531 (2006).
    [CrossRef]
  13. R. Lalezari, Advanced Thin Films, Longmont, CO.
  14. L.-S. Ma, P. Jungner, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 19, 1777 (1994).
  15. B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
    [CrossRef]
  16. M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
    [CrossRef]
  17. Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
    [CrossRef]

2006

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

H. Stoehr, F. Mensing, J. Helmcke, and U. Sterr, Opt. Lett. 31, 736 (2006).

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

T. Nazarova, F. Riehle, and U. Sterr, Appl. Phys. B 83, 531 (2006).
[CrossRef]

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

2005

2004

K. Numata, A. Kemery, and J. Camp, Phys. Rev. Lett. 93, 250602 (2004).
[CrossRef]

S. A. Webster, M. Oxborrow, and P. Gill, Opt. Lett. 29, 1497 (2004).
[CrossRef]

2003

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

2000

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

1999

B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
[CrossRef]

1994

1983

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Barber, Z. W.

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

Beall, J. A.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Becher, C.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Bergquist, J. C.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
[CrossRef]

Blatt, R.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Blatt, S.

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

Boyd, M. M.

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

Camp, J.

K. Numata, A. Kemery, and J. Camp, Phys. Rev. Lett. 93, 250602 (2004).
[CrossRef]

Chen, L.

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

Cruz, F. C.

B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
[CrossRef]

Deuschle, T.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Drever, R. W. P.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Eschner, J.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Ford, G. M.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Foreman, S. M.

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

Gill, P.

Gulde, S.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Haffner, H.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Hall, J. L.

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

M. Notcutt, L.-S. Ma, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 30, 1815 (2005).

L.-S. Ma, P. Jungner, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 19, 1777 (1994).

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Helmcke, J.

Hollberg, L.

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

Hough, J.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Hoyt, C. W.

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

Ido, T.

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

Itano, W. M.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
[CrossRef]

Jungner, P.

Kemery, A.

K. Numata, A. Kemery, and J. Camp, Phys. Rev. Lett. 93, 250602 (2004).
[CrossRef]

Kowalski, F. V.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Kreuter, A.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Lalezari, R.

R. Lalezari, Advanced Thin Films, Longmont, CO.

Lancaster, G.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Li, T.

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

Ludlow, A. D.

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

Ma, L.-S.

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

M. Notcutt, L.-S. Ma, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 30, 1815 (2005).

L.-S. Ma, P. Jungner, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 19, 1777 (1994).

Mensing, F.

Munley, A. J.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Nazarova, T.

T. Nazarova, F. Riehle, and U. Sterr, Appl. Phys. B 83, 531 (2006).
[CrossRef]

Notcutt, M.

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

M. Notcutt, L.-S. Ma, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 30, 1815 (2005).

Numata, K.

K. Numata, A. Kemery, and J. Camp, Phys. Rev. Lett. 93, 250602 (2004).
[CrossRef]

Oates, C. W.

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

Oxborrow, M.

Rafac, R. J.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Riebe, M.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Riehle, F.

T. Nazarova, F. Riehle, and U. Sterr, Appl. Phys. B 83, 531 (2006).
[CrossRef]

Schmidt-Kaler, F.

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Sterr, U.

H. Stoehr, F. Mensing, J. Helmcke, and U. Sterr, Opt. Lett. 31, 736 (2006).

T. Nazarova, F. Riehle, and U. Sterr, Appl. Phys. B 83, 531 (2006).
[CrossRef]

Stoehr, H.

Taichenachev, A. V.

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

Ward, H.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Webster, S. A.

Wineland, D. J.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Yang, T.

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

Ye, J.

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

M. Notcutt, L.-S. Ma, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 30, 1815 (2005).

L.-S. Ma, P. Jungner, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 19, 1777 (1994).

Young, B. C.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
[CrossRef]

Yudin, V. I.

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

Zang, E.

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

Zelevinsky, T.

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

Appl. Phys. B

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

T. Nazarova, F. Riehle, and U. Sterr, Appl. Phys. B 83, 531 (2006).
[CrossRef]

J. Phys. B

F. Schmidt-Kaler, S. Gulde, M. Riebe, T. Deuschle, A. Kreuter, G. Lancaster, C. Becher, J. Eschner, H. Haffner, and R. Blatt, J. Phys. B 36, 623 (2003).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. A

L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).

M. Notcutt, L.-S. Ma, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, J. Ye, and J. L. Hall, Phys. Rev. A 73, 031804R (2006).

Phys. Rev. Lett.

K. Numata, A. Kemery, and J. Camp, Phys. Rev. Lett. 93, 250602 (2004).
[CrossRef]

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

A. D. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M. Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 96, 033003 (2006).
[CrossRef]

B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
[CrossRef]

Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96, 083002 (2006).
[CrossRef]

Science

M. M. Boyd, T. Zelevinsky, A. D. Ludlow, S. M. Foreman, S. Blatt, T. Ido, and J. Ye, Science 314, 1430 (2006).
[CrossRef]

Other

Mention of commercial products is for information only; it does not imply NIST endorsement.

R. Lalezari, Advanced Thin Films, Longmont, CO.

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.


Metrics