Abstract

Optical filtering of a stabilized 1GHz optical frequency comb produces a 20GHz comb with 40nm bandwidth (FWHM) at 960nm. Use of a low-finesse Fabry–Pérot cavity in a double-pass configuration provides a broad cavity coupling bandwidth (Δλλ10%) and large suppression (50dB) of unwanted modes. Pulse durations shorter than 40fs with less than 2% residual amplitude modulation are achieved.

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. M. Weiner, Rev. Sci. Instrum. 71, 1929 (2000).
    [CrossRef]
  2. A. M. Weiner, D. E. Leaird, G. P. Wiederrecht, and K. A. Nelson, Science 247, 1317 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. Z. Jiang, C. Huang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, Nat. Photonics 1, 463 (2007).
    [CrossRef]
  4. S. A. Diddams, M. S. Kirchner, T. Fortier, D. Braje, A. M. Weiner, and L. Hollberg, Opt. Express 17, 3331 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
    [CrossRef]
  6. D. A. Braje, M. S. Kirchner, S. Osterman, T. Fortier, and S. A. Diddams, Eur. Phys. J. D 48, 57 (2008).
    [CrossRef]
  7. 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]
  8. T. Sizer, IEEE J. Quantum Electron. 25, 97 (1989).
    [CrossRef]
  9. J. Chen, J. W. Sickler, P. Fendel, E. P. Ippen, F. X Kärtner, T. Wilken, R. Holzwarth, and T. W Hänsch, Opt. Lett. 33, 959 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
    [CrossRef]
  11. T. M. Fortier, A. Bartels, and S. A. Diddams, Opt. Lett. 31, 1011 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge U. Press, 1980).
  13. T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

2009

2008

2007

Z. Jiang, C. Huang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, Nat. Photonics 1, 463 (2007).
[CrossRef]

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

2006

2003

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

2000

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]

A. M. Weiner, Rev. Sci. Instrum. 71, 1929 (2000).
[CrossRef]

1990

A. M. Weiner, D. E. Leaird, G. P. Wiederrecht, and K. A. Nelson, Science 247, 1317 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

1989

T. Sizer, IEEE J. Quantum Electron. 25, 97 (1989).
[CrossRef]

Araujo-Hauck, C.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

Avramopoulos, H.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

Bartels, A.

Born, M.

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge U. Press, 1980).

Braje, D.

Braje, D. A.

D. A. Braje, M. S. Kirchner, S. Osterman, T. Fortier, and S. A. Diddams, Eur. Phys. J. D 48, 57 (2008).
[CrossRef]

Chen, J.

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]

Dekker, H.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Diddams, S. A.

S. A. Diddams, M. S. Kirchner, T. Fortier, D. Braje, A. M. Weiner, and L. Hollberg, Opt. Express 17, 3331 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

D. A. Braje, M. S. Kirchner, S. Osterman, T. Fortier, and S. A. Diddams, Eur. Phys. J. D 48, 57 (2008).
[CrossRef]

T. M. Fortier, A. Bartels, and S. A. Diddams, Opt. Lett. 31, 1011 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

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]

D'Odorico, S.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Fendel, P.

Fischer, M.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Fortier, T.

S. A. Diddams, M. S. Kirchner, T. Fortier, D. Braje, A. M. Weiner, and L. Hollberg, Opt. Express 17, 3331 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

D. A. Braje, M. S. Kirchner, S. Osterman, T. Fortier, and S. A. Diddams, Eur. Phys. J. D 48, 57 (2008).
[CrossRef]

Fortier, T. M.

Guekos, G.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

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]

Hänsch, T. W

J. Chen, J. W. Sickler, P. Fendel, E. P. Ippen, F. X Kärtner, T. Wilken, R. Holzwarth, and T. W Hänsch, Opt. Lett. 33, 959 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Hänsch, T. W.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

Hollberg, L.

Holzwarth, R.

J. Chen, J. W. Sickler, P. Fendel, E. P. Ippen, F. X Kärtner, T. Wilken, R. Holzwarth, and T. W Hänsch, Opt. Lett. 33, 959 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

Huang, C.

Z. Jiang, C. Huang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, Nat. Photonics 1, 463 (2007).
[CrossRef]

Ippen, E. P.

Jiang, Z.

Z. Jiang, C. Huang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, Nat. Photonics 1, 463 (2007).
[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]

Kärtner, F. X

Kehayas, E.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

Kirchner, M. S.

S. A. Diddams, M. S. Kirchner, T. Fortier, D. Braje, A. M. Weiner, and L. Hollberg, Opt. Express 17, 3331 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

D. A. Braje, M. S. Kirchner, S. Osterman, T. Fortier, and S. A. Diddams, Eur. Phys. J. D 48, 57 (2008).
[CrossRef]

Leaird, D. E.

Z. Jiang, C. Huang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, Nat. Photonics 1, 463 (2007).
[CrossRef]

A. M. Weiner, D. E. Leaird, G. P. Wiederrecht, and K. A. Nelson, Science 247, 1317 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Manescau, A.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Murphy, M. T.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Nelson, K. A.

A. M. Weiner, D. E. Leaird, G. P. Wiederrecht, and K. A. Nelson, Science 247, 1317 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Osterman, S.

D. A. Braje, M. S. Kirchner, S. Osterman, T. Fortier, and S. A. Diddams, Eur. Phys. J. D 48, 57 (2008).
[CrossRef]

Pasquini, L.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Pleros, N.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[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]

Sickler, J. W.

Sizer, T.

T. Sizer, IEEE J. Quantum Electron. 25, 97 (1989).
[CrossRef]

Sizmann, A.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Steinmetz, T.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

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]

Udem, T.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

Udem, Th.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Vlachos, K.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

Vyrsokinos, K.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

Weiner, A. M.

S. A. Diddams, M. S. Kirchner, T. Fortier, D. Braje, A. M. Weiner, and L. Hollberg, Opt. Express 17, 3331 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Z. Jiang, C. Huang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, Nat. Photonics 1, 463 (2007).
[CrossRef]

A. M. Weiner, Rev. Sci. Instrum. 71, 1929 (2000).
[CrossRef]

A. M. Weiner, D. E. Leaird, G. P. Wiederrecht, and K. A. Nelson, Science 247, 1317 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Wiederrecht, G. P.

A. M. Weiner, D. E. Leaird, G. P. Wiederrecht, and K. A. Nelson, Science 247, 1317 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Wilken, T.

J. Chen, J. W. Sickler, P. Fendel, E. P. Ippen, F. X Kärtner, T. Wilken, R. Holzwarth, and T. W Hänsch, Opt. Lett. 33, 959 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

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]

Wolf, E.

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge U. Press, 1980).

Yiannopoulos, K.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

Eur. Phys. J. D

D. A. Braje, M. S. Kirchner, S. Osterman, T. Fortier, and S. A. Diddams, Eur. Phys. J. D 48, 57 (2008).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

T. Sizer, IEEE J. Quantum Electron. 25, 97 (1989).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

K. Yiannopoulos, K. Vyrsokinos, E. Kehayas, N. Pleros, K. Vlachos, H. Avramopoulos, and G. Guekos, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1294 (2003).
[CrossRef]

Mon. Not. R. Astron. Soc.

M. T. Murphy, Th. Udem, R. Holzwarth, A. Sizmann, L. Pasquini, C. Araujo-Hauck, H. Dekker, S. D'Odorico, M. Fischer, T. W Hänsch, and A. Manescau, Mon. Not. R. Astron. Soc. 380, 839 (2007).
[CrossRef]

Nat. Photonics

Z. Jiang, C. Huang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, Nat. Photonics 1, 463 (2007).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Rev. Sci. Instrum.

A. M. Weiner, Rev. Sci. Instrum. 71, 1929 (2000).
[CrossRef]

Science

A. M. Weiner, D. E. Leaird, G. P. Wiederrecht, and K. A. Nelson, Science 247, 1317 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

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]

Other

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge U. Press, 1980).

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B (to be published).

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Stabilized 1 GHz input frequency comb is filtered by double passing through a 20 GHz FP cavity. The 20 GHz cavity is locked to the comb using a piezoelectric tranducer behind one of the mirrors.

Fig. 2
Fig. 2

Simulation of quarter-wave stack mirrors and associated FP cavities. The coupling bandwidth (BW) decreases with increasing cavity finesse owing to the increased sensitivity to dispersion. Double-pass suppression is not shown, as it is exactly double the single-pass suppression, e.g., 60 dB versus 30 dB .

Fig. 3
Fig. 3

Input and output spectra for single- and double-pass cavities (power per mode). Most of the input bandwidth ( 50 nm FWHM) is coupled for both cases, giving output bandwidths of 40 nm (FWHM). (a) Coupling ratio of output over input power per mode. Single pass shows 124 nm (FWHM) coupling bandwidth. Double pass shows 104 nm (FWHM) coupling bandwidth. (b) Zoomed view of high resolution ( 0.02 nm ) optical spectrum analyzer trace showing individually resolved modes at 20 GHz .

Fig. 4
Fig. 4

(a) Heterodyne beat with the single-pass cavity output. In addition to the beat notes indicated by solid circles, harmonics of the 1 GHz repetition rate are evident, as indicated by the dotted circles. The largest peak in the figure is the beat of the cw laser against a comb tooth aligned to the cavity resonance. The off-resonant comb teeth are suppressed by 27 dB . (b) cw heterodyne beat with the double-pass cavity output. The off-resonant mode suppression is 50 dB .

Fig. 5
Fig. 5

(a) Single-pass cavity time-domain signal with 30% amplitude modulation caused by the transmission of off-resonant comb modes. (b) Double-pass cavity time-domain signal showing less than 2% modulation. (c) Intensity autocorrelation trace showing a pulse width of 36 fs after compression by SF10 prisms. The transform limit is 30 fs .

Metrics