Abstract

We report what we believe to be the first absolute frequency measurement performed using a quantum-cascade laser (QCL) referenced to an optical frequency comb synthesizer (OFCS). A QCL at 4.43μm has been used for producing near-infrared radiation at 858nm by means of sum-frequency generation with a Nd:YAG source in a periodically poled lithium niobate nonlinear crystal. The absolute frequency of the QCL source has been measured by detecting the beat note between the sum frequency and a diode laser at the same wavelength, while both the Nd:YAG and the diode laser were referenced to the OFCS. Doppler-broadened line profiles of CO213 molecular transitions have been recorded with such an absolute frequency reference.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 82, 3568 (1999).
    [CrossRef]
  2. S. M. Foreman, D. J. Jones, and J. Ye, Opt. Lett. 28, 370 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. S. M. Foreman, A. Marian, J. Ye, E. A. Petrukhin, M. A. Gubin, O. D. Mücke, F. N. C. Wong, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 30, 570 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. D. Mazzotti, P. Cancio, G. Giusfredi, P. De Natale, and M. Prevedelli, Opt. Lett. 30, 997 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
    [CrossRef]
  6. P. Maddaloni, P. Malara, G. Gagliardi, and P. De Natale, Appl. Phys. B 85, 219 (2006).
    [CrossRef]
  7. J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. B. Paldus, C. C. Harb, T. G. Spence, R. N. Zare, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 25, 666 (2000).
    [CrossRef]
  9. G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).
  10. S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
    [CrossRef]
  11. A. Castrillo, E. De Tommasi, L. Gianfrani, L. Sirigu, and J. Faist, Opt. Lett. 31, 3040 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, 2003).
  13. J. Stenger, H. Schnatz, C. Tamm, and H. R. Telle, Phys. Rev. Lett. 88, 073601 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. T. L. Myers, R. M. Williams, M. S. Taubman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 170 (2002).
    [CrossRef]
  15. R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
    [CrossRef]
  16. HITRAN database, http://cfa-www.harvard.edu/HITRAN.

2006 (3)

P. Maddaloni, P. Malara, G. Gagliardi, and P. De Natale, Appl. Phys. B 85, 219 (2006).
[CrossRef]

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

A. Castrillo, E. De Tommasi, L. Gianfrani, L. Sirigu, and J. Faist, Opt. Lett. 31, 3040 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (2)

2003 (2)

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

S. M. Foreman, D. J. Jones, and J. Ye, Opt. Lett. 28, 370 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

2002 (3)

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

J. Stenger, H. Schnatz, C. Tamm, and H. R. Telle, Phys. Rev. Lett. 88, 073601 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

T. L. Myers, R. M. Williams, M. S. Taubman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 170 (2002).
[CrossRef]

2000 (1)

1999 (2)

1994 (1)

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Baillargeon, J. N.

Bartalini, S.

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

Borri, S.

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

Boyd, R. W.

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, 2003).

Cancio, P.

D. Mazzotti, P. Cancio, G. Giusfredi, P. De Natale, and M. Prevedelli, Opt. Lett. 30, 997 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

Capasso, F.

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

T. L. Myers, R. M. Williams, M. S. Taubman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 170 (2002).
[CrossRef]

B. Paldus, C. C. Harb, T. G. Spence, R. N. Zare, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 25, 666 (2000).
[CrossRef]

R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Castrillo, A.

Cho, A. Y.

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

T. L. Myers, R. M. Williams, M. S. Taubman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 170 (2002).
[CrossRef]

B. Paldus, C. C. Harb, T. G. Spence, R. N. Zare, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 25, 666 (2000).
[CrossRef]

R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

De Natale, P.

P. Maddaloni, P. Malara, G. Gagliardi, and P. De Natale, Appl. Phys. B 85, 219 (2006).
[CrossRef]

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

D. Mazzotti, P. Cancio, G. Giusfredi, P. De Natale, and M. Prevedelli, Opt. Lett. 30, 997 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

De Tommasi, E.

Faist, J.

A. Castrillo, E. De Tommasi, L. Gianfrani, L. Sirigu, and J. Faist, Opt. Lett. 31, 3040 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Foreman, S. M.

Gagliardi, G.

P. Maddaloni, P. Malara, G. Gagliardi, and P. De Natale, Appl. Phys. B 85, 219 (2006).
[CrossRef]

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

Gianfrani, L.

Giusfredi, G.

D. Mazzotti, P. Cancio, G. Giusfredi, P. De Natale, and M. Prevedelli, Opt. Lett. 30, 997 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

Gmachl, C.

Gubin, M. A.

Hall, J. L.

Hänsch, T. W.

T. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 82, 3568 (1999).
[CrossRef]

Harb, C. C.

Hartman, J. S.

Holzwarth, R.

T. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 82, 3568 (1999).
[CrossRef]

Hutchinson, A. L.

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

B. Paldus, C. C. Harb, T. G. Spence, R. N. Zare, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 25, 666 (2000).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Inguscio, M.

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

Ippen, E. P.

Jones, D. J.

Kärtner, F. X.

Kelly, J. F.

Maddaloni, P.

P. Maddaloni, P. Malara, G. Gagliardi, and P. De Natale, Appl. Phys. B 85, 219 (2006).
[CrossRef]

Malara, P.

P. Maddaloni, P. Malara, G. Gagliardi, and P. De Natale, Appl. Phys. B 85, 219 (2006).
[CrossRef]

Marian, A.

Mazzotti, D.

D. Mazzotti, P. Cancio, G. Giusfredi, P. De Natale, and M. Prevedelli, Opt. Lett. 30, 997 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

Mücke, O. D.

Myers, T. L.

Paldus, B.

Petrukhin, E. A.

Prevedelli, M.

Reichert, J.

T. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 82, 3568 (1999).
[CrossRef]

Schnatz, H.

J. Stenger, H. Schnatz, C. Tamm, and H. R. Telle, Phys. Rev. Lett. 88, 073601 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Sharpe, S. W.

Sirigu, L.

Sirtori, C.

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Sivco, D. L.

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

T. L. Myers, R. M. Williams, M. S. Taubman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 170 (2002).
[CrossRef]

B. Paldus, C. C. Harb, T. G. Spence, R. N. Zare, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 25, 666 (2000).
[CrossRef]

R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Spence, T. G.

Stenger, J.

J. Stenger, H. Schnatz, C. Tamm, and H. R. Telle, Phys. Rev. Lett. 88, 073601 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Tamassia, F.

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

Tamm, C.

J. Stenger, H. Schnatz, C. Tamm, and H. R. Telle, Phys. Rev. Lett. 88, 073601 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Taubman, M. S.

Telle, H. R.

J. Stenger, H. Schnatz, C. Tamm, and H. R. Telle, Phys. Rev. Lett. 88, 073601 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Udem, T.

T. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 82, 3568 (1999).
[CrossRef]

Williams, R. M.

Wong, F. N. C.

Ye, J.

Zare, R. N.

Appl. Phys. B (3)

S. Borri, P. Cancio, P. De Natale, G. Giusfredi, D. Mazzotti, and F. Tamassia, Appl. Phys. B 76, 473 (2003).
[CrossRef]

P. Maddaloni, P. Malara, G. Gagliardi, and P. De Natale, Appl. Phys. B 85, 219 (2006).
[CrossRef]

S. Borri, S. Bartalini, P. De Natale, M. Inguscio, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Appl. Phys. B 85, 223 (2006).
[CrossRef]

Eur. Phys. J. D (1)

G. Gagliardi, F. Tamassia, P. De Natale, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Eur. Phys. J. D 19, 327 (2002).

Opt. Lett. (7)

Phys. Rev. Lett. (2)

T. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 82, 3568 (1999).
[CrossRef]

J. Stenger, H. Schnatz, C. Tamm, and H. R. Telle, Phys. Rev. Lett. 88, 073601 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Science (1)

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Other (2)

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, 2003).

HITRAN database, http://cfa-www.harvard.edu/HITRAN.

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic drawing of the experimental setup. PC, computer.

Fig. 2
Fig. 2

Fast Fourier transform spectra of the beat note over time scales of, a, 100 ms and, b, 40 μ s with their Gaussian fits.

Fig. 3
Fig. 3

Acquired CO 2 13 spectrum with P = 33 Pa . The nonuniform distribution of points is due to the slow temperature drift of the QCL during the acquisition. The light gray curve shows the Voigt fit of the data.

Equations (1)

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

ν QCL = ν D ν Y + Δ ν S D ,

Metrics