Abstract

We present a technique for the simultaneous dissemination of high-precision optical-frequency signals to multiple independent remote sites on a branching optical-fiber network. The technique corrects optical-fiber length fluctuations at the output of the link, rather than at the input as is conventional. As the transmitted optical signal remains unaltered until it reaches the remote site, it can be transmitted simultaneously to multiple remote sites on an arbitrarily complex branching network. This technique maintains the same servo-loop bandwidth limit as in conventional techniques and is compatible with active telecommunication links.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
    [CrossRef]
  2. L.-S. Ma, P. Jungner, J. Ye, and J. L. Hall, Opt. Lett. 19, 1777 (1994).
    [CrossRef]
  3. K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
    [CrossRef]
  4. O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
    [CrossRef]
  5. G. Marra, H. S. Margolis, and D. J. Richardson, Opt. Express 20, 1775 (2012).
    [CrossRef]
  6. O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
    [CrossRef]
  7. S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.
  8. G. Grosche, “Verfahren zum Bereitstellen einer Referenz-Frequenz,” DPMA Patent application DE102,008,062,139 (June24, 2010).
  9. C. Gao, B. Wang, W. L. Chen, Y. Bai, J. Miao, X. Zhu, T. C. Li, and L. J. Wang, Opt. Lett. 37, 4690 (2012).
    [CrossRef]
  10. P. E. Dewdney, P. J. Hall, R. T. Schilizzi, and T. J. L. W. Lazio, Proc. IEEE 97, 1482 (2009).
    [CrossRef]
  11. N. R. Newbury, P. A. Williams, and W. C. Swann, Opt. Lett. 32, 3056 (2007).
    [CrossRef]

2013 (1)

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

2012 (3)

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

G. Marra, H. S. Margolis, and D. J. Richardson, Opt. Express 20, 1775 (2012).
[CrossRef]

C. Gao, B. Wang, W. L. Chen, Y. Bai, J. Miao, X. Zhu, T. C. Li, and L. J. Wang, Opt. Lett. 37, 4690 (2012).
[CrossRef]

2010 (1)

O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
[CrossRef]

2009 (1)

P. E. Dewdney, P. J. Hall, R. T. Schilizzi, and T. J. L. W. Lazio, Proc. IEEE 97, 1482 (2009).
[CrossRef]

2007 (1)

1994 (1)

1990 (1)

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Aben, G.

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

Achkar, J.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

Alnis, J.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Amy-Klein, A.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
[CrossRef]

Anderson, J. D.

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Bai, Y.

Baldwin, K.

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

Chardonnet, C.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
[CrossRef]

Chen, W. L.

Dewdney, P. E.

P. E. Dewdney, P. J. Hall, R. T. Schilizzi, and T. J. L. W. Lazio, Proc. IEEE 97, 1482 (2009).
[CrossRef]

Droste, S.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Gao, C.

Grosche, G.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

G. Grosche, “Verfahren zum Bereitstellen einer Referenz-Frequenz,” DPMA Patent application DE102,008,062,139 (June24, 2010).

Hall, J. L.

Hall, P. J.

P. E. Dewdney, P. J. Hall, R. T. Schilizzi, and T. J. L. W. Lazio, Proc. IEEE 97, 1482 (2009).
[CrossRef]

Hänsch, T. W.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

He, Y.

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

Holzwarth, R.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Jungner, P.

Kanj, A.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

Krisher, T. P.

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Lazio, T. J. L. W.

P. E. Dewdney, P. J. Hall, R. T. Schilizzi, and T. J. L. W. Lazio, Proc. IEEE 97, 1482 (2009).
[CrossRef]

Legero, T.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Li, T. C.

Logan, R. T.

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Lopez, O.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
[CrossRef]

Lours, M.

O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
[CrossRef]

Luiten, A.

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

Lutes, G. F.

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Ma, L.-S.

Maleki, L.

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Margolis, H. S.

Marra, G.

Miao, J.

Newbury, N. R.

Orr, B.

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

Pottie, P.-E.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

Predehl, K.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Primas, L. E.

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Raupach, S. M. F.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Richardson, D. J.

Rovera, D.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

Santarelli, G.

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
[CrossRef]

Schediwy, S.

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

Schilizzi, R. T.

P. E. Dewdney, P. J. Hall, R. T. Schilizzi, and T. J. L. W. Lazio, Proc. IEEE 97, 1482 (2009).
[CrossRef]

Schnatz, H.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Swann, W. C.

Terra, O.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Udem, T.

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Wang, B.

Wang, L. J.

Warrington, B.

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

Will, C. M.

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Williams, P. A.

Ye, J.

Zhu, X.

Appl. Phys. B (2)

O. Lopez, A. Amy-Klein, M. Lours, C. Chardonnet, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 98, 723 (2010).
[CrossRef]

O. Lopez, A. Kanj, P.-E. Pottie, D. Rovera, J. Achkar, C. Chardonnet, A. Amy-Klein, and G. Santarelli, Appl. Phys. B 110, 3 (2013).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. D (1)

T. P. Krisher, L. Maleki, G. F. Lutes, L. E. Primas, R. T. Logan, J. D. Anderson, and C. M. Will, Phys. Rev. D 42, 731 (1990).
[CrossRef]

Proc. IEEE (1)

P. E. Dewdney, P. J. Hall, R. T. Schilizzi, and T. J. L. W. Lazio, Proc. IEEE 97, 1482 (2009).
[CrossRef]

Science (1)

K. Predehl, G. Grosche, S. M. F. Raupach, S. Droste, O. Terra, J. Alnis, T. Legero, T. W. Hänsch, T. Udem, R. Holzwarth, and H. Schnatz, Science 336, 441 (2012).
[CrossRef]

Other (2)

S. Schediwy, A. Luiten, G. Aben, K. Baldwin, Y. He, B. Orr, and B. Warrington, in Proceedings of the 2012 EFTF (2012), p. 211.

G. Grosche, “Verfahren zum Bereitstellen einer Referenz-Frequenz,” DPMA Patent application DE102,008,062,139 (June24, 2010).

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.

Example of an optical-fiber network showing the different implementations required to provide stabilized signals to five remote sites: A, conventional techniques applied to stabilize daisy-chained, individual linear segments; B, our branching stabilization technique.

Fig. 2.
Fig. 2.

Schematic diagram of our branching optical-fiber stabilization technique. ν 0 = 193 THz ; ν A = 40 MHz ; m A = 10 ; ν B = 70 MHz ; m B = 17 ; ISO, optical isolator; FM, Faraday mirror; AOM, acousto-optic modulator; PD, photodetector; LPF, low-pass filter; BPF, bandpass filter; ÷ m , frequency divider; Mix, mixer.

Fig. 3.
Fig. 3.

Normalized power spectrum as measured by the PD at Remote B: A, with Remote A disconnected; B, with Remote A connected; C, with Remote A connected but after a bandpass filter centered on 140 MHz.

Fig. 4.
Fig. 4.

Fractional frequency stability of optical-frequency transfer measured separately at Remote A (panel A) and Remote B (panel B): with the stabilization servo disengaged (dashed lines, filled markers), with the stabilization servo engaged while the other site is disconnected (dotted lines, open markers), and while connected (solid lines, filled markers); frequency-counter noise floor (solid lines, open markers).

Equations (6)

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

Δ ν Link - A = ν 0 c 0 d d t L opt ( t ) ,
ν A , 1 = ν 0 + ν A + Δ ν Link - A .
S Mix = ν A , 3 ν A , 1 2 ν A = 2 Δ ν Link - A .
S Mix = ν A , 3 ν A , 1 2 ν A 0 .
Δ ν A Δ ν Link - A .
ν A , 1 = ν 0 + ν A + Δ ν Link - A + Δ ν A ν 0 + ν A .

Metrics