Abstract

We utilized and characterized high-power, high-linearity modified unitraveling carrier (MUTC) photodiodes for low-phase-noise photonic microwave generation based on optical frequency division (OFD). When illuminated with picosecond pulses from a repetition-rate-multiplied gigahertz Ti:sapphire modelocked laser, the photodiodes can achieve a 10 GHz signal power of +14dBm. Using these diodes, we generated a 10 GHz microwave tone with less than 500 attoseconds absolute integrated timing jitter (1 Hz–10 MHz) and a phase noise floor of 177dBc/Hz.We also characterized the electrical response, amplitude-to-phase conversion, saturation, and residual noise of the MUTC photodiodes.

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
    [CrossRef]
  2. B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82, 3799 (1999).
    [CrossRef]
  3. Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
    [CrossRef]
  4. S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
    [CrossRef]
  5. J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
    [CrossRef]
  6. G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
    [CrossRef]
  7. J. A. Scheer and J. L. Kurtz, Coherent Radar Performance Estimation (Artech House, 1993).
  8. G. C. Valley, Opt. Express 15, 1955 (2007).
    [CrossRef]
  9. S. A. Diddams, M. Kirchner, T. Fortier, D. Braje, A. M. Weiner, and L. Hollberg, Opt. Express 17, 3331 (2009).
    [CrossRef]
  10. W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
    [CrossRef]
  11. M. Currie and I. Vurgaftman, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1433 (2006).
    [CrossRef]
  12. J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
    [CrossRef]
  13. D. A. Tulchinsky and K. J. Williams, IEEE Photon. Technol. Lett. 17, 654 (2005).
    [CrossRef]
  14. W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
    [CrossRef]
  15. A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
    [CrossRef]
  16. H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
    [CrossRef]
  17. Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
    [CrossRef]
  18. Z. Li, Y. Fu, M. Piels, H. P. Pan, A. Beling, J. E. Bowers, and J. C. Campbell, Opt. Express 19, B385 (2011).
    [CrossRef]
  19. T. M. Fortier, A. Bartels, and S. A. Diddams, Opt. Lett. 31, 1011 (2006).
    [CrossRef]
  20. W. F. Walls, in Proceedings of the IEEE Frequency Control Symposium (IEEE, 1992), p. 257.
  21. T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
    [CrossRef]
  22. F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

2012 (2)

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

2011 (6)

H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
[CrossRef]

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
[CrossRef]

Z. Li, Y. Fu, M. Piels, H. P. Pan, A. Beling, J. E. Bowers, and J. C. Campbell, Opt. Express 19, B385 (2011).
[CrossRef]

2010 (2)

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
[CrossRef]

2009 (1)

2007 (1)

2006 (2)

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

M. Currie and I. Vurgaftman, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1433 (2006).
[CrossRef]

2005 (2)

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

D. A. Tulchinsky and K. J. Williams, IEEE Photon. Technol. Lett. 17, 654 (2005).
[CrossRef]

2003 (1)

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

1999 (2)

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

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Bartels, A.

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

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

Beling, A.

Z. Li, Y. Fu, M. Piels, H. P. Pan, A. Beling, J. E. Bowers, and J. C. Campbell, Opt. Express 19, B385 (2011).
[CrossRef]

Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
[CrossRef]

Bergquist, J. C.

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

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

Bize, S.

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

Boudot, R.

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

Bowers, J. E.

Braje, D.

Campbell, J. C.

Z. Li, Y. Fu, M. Piels, H. P. Pan, A. Beling, J. E. Bowers, and J. C. Campbell, Opt. Express 19, B385 (2011).
[CrossRef]

Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
[CrossRef]

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Chang, S.

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Chen, H.

Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
[CrossRef]

Chou, C. W.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

Clairon, A.

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Cruz, F. C.

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

Currie, M.

M. Currie and I. Vurgaftman, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1433 (2006).
[CrossRef]

Curtis, E. A.

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

Datta, S.

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

Diddams, S.

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

Diddams, S. A.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
[CrossRef]

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

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

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Fortier, T.

H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
[CrossRef]

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

Fortier, T. M.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

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

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Fox, R. W.

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

Fu, Y.

Z. Li, Y. Fu, M. Piels, H. P. Pan, A. Beling, J. E. Bowers, and J. C. Campbell, Opt. Express 19, B385 (2011).
[CrossRef]

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Haboucha, A.

Hati, A.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Hollberg, L.

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

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

Howe, D.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

Itano, W. M.

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

Ivanov, E. N.

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

Jiang, H.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Jiang, H. F.

H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
[CrossRef]

Jiang, Y.

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

Jiang, Y. Y.

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

Joshi, A.

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

Kersale, Y.

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

Kirchner, M.

Kirchner, M. S.

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

Kurtz, J. L.

J. A. Scheer and J. L. Kurtz, Coherent Radar Performance Estimation (Artech House, 1993).

Laurent, P.

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Le Coq, Y.

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
[CrossRef]

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

Lemke, N.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

Lemke, N. D.

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

Lemonde, P.

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Li, T.

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
[CrossRef]

Li, Z.

Z. Li, Y. Fu, M. Piels, H. P. Pan, A. Beling, J. E. Bowers, and J. C. Campbell, Opt. Express 19, B385 (2011).
[CrossRef]

Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
[CrossRef]

Lours, M.

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
[CrossRef]

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

Ludlow, A.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

Ludlow, A. D.

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

Luiten, A. N.

A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
[CrossRef]

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Ma, L. S.

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

Mann, A. G.

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

McFerran, J. J.

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

Nelson, C.

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Nelson, C. W.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

Oates, C. W.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

Pan, H. P.

Z. Li, Y. Fu, M. Piels, H. P. Pan, A. Beling, J. E. Bowers, and J. C. Campbell, Opt. Express 19, B385 (2011).
[CrossRef]

Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
[CrossRef]

Piels, M.

Quinlan, F.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

Ramond, T. M.

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

Rosenband, T.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

Salomon, C.

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Santarelli, G.

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
[CrossRef]

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Scheer, J. A.

J. A. Scheer and J. L. Kurtz, Coherent Radar Performance Estimation (Artech House, 1993).

Seidelin, S.

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

Sherman, J. A.

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

Taylor, J.

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
[CrossRef]

Tulchinsky, D. A.

D. A. Tulchinsky and K. J. Williams, IEEE Photon. Technol. Lett. 17, 654 (2005).
[CrossRef]

Valley, G. C.

Vurgaftman, I.

M. Currie and I. Vurgaftman, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1433 (2006).
[CrossRef]

Walls, W. F.

W. F. Walls, in Proceedings of the IEEE Frequency Control Symposium (IEEE, 1992), p. 257.

Weiner, A. M.

Williams, K. J.

D. A. Tulchinsky and K. J. Williams, IEEE Photon. Technol. Lett. 17, 654 (2005).
[CrossRef]

Wilpers, G.

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

Xu, Z.

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

Young, B. C.

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

Zhang, W.

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

A. Haboucha, W. Zhang, T. Li, M. Lours, A. N. Luiten, Y. Le Coq, and G. Santarelli, Opt. Lett. 36, 3654 (2011).
[CrossRef]

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

W. Zhang, T. Li, M. Lours, S. Seidelin, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. B 106, 301 (2012).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

T. M. Fortier, C. W. Nelson, A. Hati, F. Quinlan, J. Taylor, H. Jiang, C. W. Chou, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, D. Howe, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Appl. Phys. Lett. 100, 231111 (2012).
[CrossRef]

W. Zhang, Z. Xu, M. Lours, R. Boudot, Y. Kersale, G. Santarelli, and Y. Le Coq, Appl. Phys. Lett. 96, 211105 (2010).
[CrossRef]

IEEE Electron. Lett. (1)

J. J. McFerran, E. N. Ivanov, A. Bartels, G. Wilpers, C. W. Oates, S. A. Diddams, and L. Hollberg, IEEE Electron. Lett. 41, 650 (2005).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

Z. Li, H. P. Pan, H. Chen, A. Beling, and J. C. Campbell, IEEE J. Quantum Electron. 46, 626 (2010).
[CrossRef]

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

S. A. Diddams, A. Bartels, T. M. Ramond, C. W. Oates, S. Bize, E. A. Curtis, J. C. Bergquist, and L. Hollberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1072 (2003).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (2)

M. Currie and I. Vurgaftman, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1433 (2006).
[CrossRef]

D. A. Tulchinsky and K. J. Williams, IEEE Photon. Technol. Lett. 17, 654 (2005).
[CrossRef]

IEEE Photonics J (2)

H. F. Jiang, J. Taylor, F. Quinlan, T. Fortier, and S. A. Diddams, IEEE Photonics J 3, 1004 (2011).
[CrossRef]

J. Taylor, S. Datta, A. Hati, C. Nelson, F. Quinlan, A. Joshi, and S. Diddams, IEEE Photonics J 3, 140 (2011).
[CrossRef]

Nat. Photonics (2)

Y. Y. Jiang, A. D. Ludlow, N. D. Lemke, R. W. Fox, J. A. Sherman, L. S. Ma, and C. W. Oates, Nat. Photonics 5, 158 (2011).
[CrossRef]

T. M. Fortier, M. S. Kirchner, F. Quinlan, J. Taylor, J. C. Bergquist, T. Rosenband, N. Lemke, A. Ludlow, Y. Jiang, C. W. Oates, and S. A. Diddams, Nat. Photonics 5, 425 (2011).
[CrossRef]

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. Lett. (2)

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

G. Santarelli, P. Laurent, P. Lemonde, A. Clairon, A. G. Mann, S. Chang, A. N. Luiten, and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 82, 4619 (1999).
[CrossRef]

Other (3)

J. A. Scheer and J. L. Kurtz, Coherent Radar Performance Estimation (Artech House, 1993).

F. Quinlan, T. M. Fortier, H. Jiang, A. Hati, C. Nelson, Y. Fu, J. C. Campbell, and S. A. Diddams, “Exploiting shot noise correlations in the photodetection of ultrashort optical pulse trains,” Nat. Photonics, published online, doi:10.1038/nphoton.2013.33.

W. F. Walls, in Proceedings of the IEEE Frequency Control Symposium (IEEE, 1992), p. 257.

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.

Saturation and AM–PM measured for a 10 GHz carrier obtained from MUTC PD with 1 ps pulses at 980 nm from a modelocked laser. α is the rms 10 GHz phase variation per fractional change in the photocurrent (ΔI/I).

Fig. 2.
Fig. 2.

Normalized electrical response and the peak voltages obtained with MUTC photodiode for different average photocurrents when illuminated with a 980 nm, 2 GHz pulse train.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Residual phase noise of two MUTC PDs illuminated by one OFD. (b) Absolute phase noise of two photonic oscillators using MUTC PDs. (c) Results of [1] for comparison. The dashed green lines indicate the flicker (f1) and high-frequency noise floors of trace (a). All traces represent the combined noise of the two systems or PDs. The inset shows the measurement setup. The repetition rate from the OFDs is doubled in a free space Mach–Zehnder (MZ) pulse interleaver. The optical path in the residual measurement is shown by the dashed path (i) with light from OFD2 blocked.

Metrics