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 (1×1015at1s). The laser is further characterized by resolving a 2Hz wide, ultranarrow optical clock transition in ultracold strontium.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  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] [PubMed]
  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] [PubMed]
  3. H. Stoehr, F. Mensing, J. Helmcke, and U. Sterr, Opt. Lett. 31, 736 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. S. A. Webster, M. Oxborrow, and P. Gill, Opt. Lett. 29, 1497 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  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).
    [CrossRef]
  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).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. L. Chen, J. L. Hall, J. Ye, T. Yang, E. Zang, and T. Li, Phys. Rev. A 74, 053801 (2006).
    [CrossRef]
  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).
    [CrossRef] [PubMed]
  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] [PubMed]
  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] [PubMed]

2006 (7)

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

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

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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

2005 (1)

2004 (2)

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] [PubMed]

2003 (1)

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 (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] [PubMed]

1999 (1)

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

1994 (1)

1983 (1)

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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

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).
[CrossRef]

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] [PubMed]

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

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

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).
[CrossRef]

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

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

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

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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

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] [PubMed]

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).
[CrossRef]

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).
[CrossRef]

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

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] [PubMed]

Ma, L.-S.

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).
[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] [PubMed]

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

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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.

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] [PubMed]

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] [PubMed]

Yang, T.

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

Ye, J.

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

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

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] [PubMed]

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

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

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] [PubMed]

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] [PubMed]

Zang, E.

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

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] [PubMed]

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] [PubMed]

Appl. Phys. B (2)

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 (1)

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. (4)

Phys. Rev. A (2)

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

Phys. Rev. Lett. (5)

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] [PubMed]

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] [PubMed]

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] [PubMed]

Science (1)

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

Other (2)

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.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Schematic of the laser and passive cavity optical setup. EOM, electro-optic modulator; AOM, acousto-optic modulator; 1 4 , quarter-wave plate; 1 2 , half-wave plate; isol, optical isolator; pbs, polarizing beam splitter; pd, photodetector. (b) High-finesse, ultrastable ULE optical cavity in its vertical mounting configuration.

Fig. 2
Fig. 2

Fractional Allan deviation of the stabilized laser frequency. The solid curve near a fractional frequency stability of 1 × 10 15 denotes the thermal noise stability limit of the passive optical cavity. Inset, measurement of laser linewidth from the heterodyne beat.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Heterodyne beat of the two stabilized lasers, mixed down to 15 Hz . The dots indicate the measured data, and the solid curve is the chirped sine wave fit. The fit shows that the lasers maintain phase coherence within 1 rad for > 2 s . (b) Frequency noise spectrum of the stabilized laser (solid data). The solid curve is the theoretical estimate of the thermal noise contribution, with its characteristic 1 f dependence. The short-dashed data indicate contribution to laser frequency noise from the acceleration sensitivity of the optical cavity. The horizontal dashed line denotes the measurement noise floor and dominates laser frequency noise well above 10 Hz .

Fig. 4
Fig. 4

Narrow atomic resonance observed by probing ultracold strontium with the stabilized laser. The 2 Hz full width at half maximum is the narrowest optical atomic resonance observed to date. The transition frequency, f 0 , is 4.29 × 10 14 Hz .

Metrics