Abstract

We demonstrate the direct frequency comb spectroscopy of Rb 5S5D two-photon transitions directly excited by an optical frequency comb (OFC) in 1.5 μm fiber communication bands. A chain of comb spectral manipulation and quantum coherence control is implemented to enhance the efficiency of second harmonic OFC generation and eliminate the Doppler-broadening background. The direct frequency comb spectroscopy with clearly resolved transition lines is obtained. Our scheme provides a potential approach to realize the OFC at 1.5μm with high stability and accuracy.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
    [CrossRef]
  2. D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
    [CrossRef]
  3. M. J. Snadden, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson, Opt. Commun. 125, 70 (1996).
    [CrossRef]
  4. A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
    [CrossRef]
  5. A. Ozawa and Y. Kobayashi, Phys. Rev. A 86, 022514 (2012).
    [CrossRef]
  6. I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Nat. Photonics 7, 38 (2012).
    [CrossRef]
  7. M. Zhu and R. W. Standridge, Opt. Lett. 22, 730 (1997).
    [CrossRef]
  8. A. Danielli, P. Rusian, A. Arie, M. H. Chou, and M. M. Fejer, Opt. Lett. 25, 905 (2000).
    [CrossRef]
  9. K. Moutzouris, F. Sotier, F. Adler, and A. Leitenstorfer, Opt. Express 14, 1905 (2006).
    [CrossRef]
  10. S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
    [CrossRef]
  11. I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Phys. Rev. Lett. 111, 023007 (2013).
    [CrossRef]
  12. N. Dudovich, B. Dayan, S. M. G. Faeder, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett 86, 47 (2001).
    [CrossRef]
  13. D. Felinto, C. A. C. Bosco, L. H. Acioli, and S. S. Vianna, Phys. Rev. A 64, 063413 (2001).
    [CrossRef]
  14. M. Poulin, C. Latrasse, D. Touahri, and M. Tetu, Opt. Commun. 207, 233 (2002).
    [CrossRef]

2013 (1)

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Phys. Rev. Lett. 111, 023007 (2013).
[CrossRef]

2012 (2)

A. Ozawa and Y. Kobayashi, Phys. Rev. A 86, 022514 (2012).
[CrossRef]

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Nat. Photonics 7, 38 (2012).
[CrossRef]

2006 (1)

2005 (1)

S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
[CrossRef]

2002 (1)

M. Poulin, C. Latrasse, D. Touahri, and M. Tetu, Opt. Commun. 207, 233 (2002).
[CrossRef]

2001 (2)

N. Dudovich, B. Dayan, S. M. G. Faeder, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett 86, 47 (2001).
[CrossRef]

D. Felinto, C. A. C. Bosco, L. H. Acioli, and S. S. Vianna, Phys. Rev. A 64, 063413 (2001).
[CrossRef]

2000 (2)

A. Danielli, P. Rusian, A. Arie, M. H. Chou, and M. M. Fejer, Opt. Lett. 25, 905 (2000).
[CrossRef]

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

1997 (2)

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

M. Zhu and R. W. Standridge, Opt. Lett. 22, 730 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

M. J. Snadden, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson, Opt. Commun. 125, 70 (1996).
[CrossRef]

Acef, O.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Acioli, L. H.

D. Felinto, C. A. C. Bosco, L. H. Acioli, and S. S. Vianna, Phys. Rev. A 64, 063413 (2001).
[CrossRef]

Adler, F.

Allard, M.

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Arie, A.

Barmes, I.

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Phys. Rev. Lett. 111, 023007 (2013).
[CrossRef]

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Nat. Photonics 7, 38 (2012).
[CrossRef]

Beauvoir, B.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Bell, A. S.

M. J. Snadden, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson, Opt. Commun. 125, 70 (1996).
[CrossRef]

Bernarda, J. E.

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Biraben, F.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Bosco, C. A. C.

D. Felinto, C. A. C. Bosco, L. H. Acioli, and S. S. Vianna, Phys. Rev. A 64, 063413 (2001).
[CrossRef]

Chou, M. H.

Clairon, A.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Danielli, A.

Dayan, B.

N. Dudovich, B. Dayan, S. M. G. Faeder, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett 86, 47 (2001).
[CrossRef]

Dudovich, N.

N. Dudovich, B. Dayan, S. M. G. Faeder, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett 86, 47 (2001).
[CrossRef]

Eikema, K. S. E.

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Phys. Rev. Lett. 111, 023007 (2013).
[CrossRef]

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Nat. Photonics 7, 38 (2012).
[CrossRef]

S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
[CrossRef]

Faeder, S. M. G.

N. Dudovich, B. Dayan, S. M. G. Faeder, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett 86, 47 (2001).
[CrossRef]

Fejer, M. M.

Felder, R.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Felinto, D.

A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
[CrossRef]

D. Felinto, C. A. C. Bosco, L. H. Acioli, and S. S. Vianna, Phys. Rev. A 64, 063413 (2001).
[CrossRef]

Ferguson, A. I.

M. J. Snadden, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson, Opt. Commun. 125, 70 (1996).
[CrossRef]

Hilico, L.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Hogervorst, W.

S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
[CrossRef]

Kobayashi, Y.

A. Ozawa and Y. Kobayashi, Phys. Rev. A 86, 022514 (2012).
[CrossRef]

Latrasse, C.

M. Poulin, C. Latrasse, D. Touahri, and M. Tetu, Opt. Commun. 207, 233 (2002).
[CrossRef]

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Lawall, J. R.

A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
[CrossRef]

Leitenstorfer, A.

Madej, A. A.

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Marian, A.

A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
[CrossRef]

Marmet, L.

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Moutzouris, K.

Nez, F.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Ozawa, A.

A. Ozawa and Y. Kobayashi, Phys. Rev. A 86, 022514 (2012).
[CrossRef]

Poulin, M.

M. Poulin, C. Latrasse, D. Touahri, and M. Tetu, Opt. Commun. 207, 233 (2002).
[CrossRef]

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Riis, E.

M. J. Snadden, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson, Opt. Commun. 125, 70 (1996).
[CrossRef]

Rusian, P.

Siemsen, K. J.

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Silberberg, Y.

N. Dudovich, B. Dayan, S. M. G. Faeder, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett 86, 47 (2001).
[CrossRef]

Snadden, M. J.

M. J. Snadden, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson, Opt. Commun. 125, 70 (1996).
[CrossRef]

Sotier, F.

Standridge, R. W.

Stowe, M. C.

A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
[CrossRef]

Tetu, M.

M. Poulin, C. Latrasse, D. Touahri, and M. Tetu, Opt. Commun. 207, 233 (2002).
[CrossRef]

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

Touahri, D.

M. Poulin, C. Latrasse, D. Touahri, and M. Tetu, Opt. Commun. 207, 233 (2002).
[CrossRef]

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Ubachs, W.

S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
[CrossRef]

Vianna, S. S.

D. Felinto, C. A. C. Bosco, L. H. Acioli, and S. S. Vianna, Phys. Rev. A 64, 063413 (2001).
[CrossRef]

Witte, S.

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Phys. Rev. Lett. 111, 023007 (2013).
[CrossRef]

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Nat. Photonics 7, 38 (2012).
[CrossRef]

S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
[CrossRef]

Ye, J.

A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
[CrossRef]

Zhu, M.

Zinkstok, R. T.

S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
[CrossRef]

Zondy, J.-J.

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

Nat. Photonics (1)

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Nat. Photonics 7, 38 (2012).
[CrossRef]

Opt. Commun. (4)

J. E. Bernarda, A. A. Madej, K. J. Siemsen, L. Marmet, C. Latrasse, D. Touahri, M. Poulin, M. Allard, and M. Tetu, Opt. Commun. 173, 357 (2000).
[CrossRef]

D. Touahri, O. Acef, A. Clairon, J.-J. Zondy, R. Felder, L. Hilico, B. Beauvoir, F. Biraben, and F. Nez, Opt. Commun. 133, 471 (1997).
[CrossRef]

M. J. Snadden, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson, Opt. Commun. 125, 70 (1996).
[CrossRef]

M. Poulin, C. Latrasse, D. Touahri, and M. Tetu, Opt. Commun. 207, 233 (2002).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. A (2)

A. Ozawa and Y. Kobayashi, Phys. Rev. A 86, 022514 (2012).
[CrossRef]

D. Felinto, C. A. C. Bosco, L. H. Acioli, and S. S. Vianna, Phys. Rev. A 64, 063413 (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett (1)

N. Dudovich, B. Dayan, S. M. G. Faeder, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett 86, 47 (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

I. Barmes, S. Witte, and K. S. E. Eikema, Phys. Rev. Lett. 111, 023007 (2013).
[CrossRef]

Science (2)

S. Witte, R. T. Zinkstok, W. Ubachs, W. Hogervorst, and K. S. E. Eikema, Science 307, 400 (2005).
[CrossRef]

A. Marian, M. C. Stowe, J. R. Lawall, D. Felinto, and J. Ye, Science 306, 2063 (2004).
[CrossRef]

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.

Experiment setup of Rb TPT directly excited by erbium-fiber-laser-based OFC. EDFA, erbium-doped fiber amplifier; PPLN, periodically poled lithium niobate; OFC, optical frequency comb.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Schematic of the split subpulses in the time domain and spectral domain. TR donates the repetition period of the pulses. (b) Measured power of the Doppler-broadening background as a function of the time delay τ.

Fig. 3.
Fig. 3.

Spectrum of Rb TPTs directly excited by the OFC. (a) The detected TPT signals as a function of scanning frep of OFC around 144,563,041 Hz. The black curve denotes the detected Rb TPT signals and the vertical colored lines denote the theoretic strengths and center positions of the TPT lines. (b) One of the observed Rb TPT lines (5S1/2(F=2)5D5/2(F=4) of Rb87) with a linewidth of 2MHz. The frep scans around 141,463,039 Hz, and corresponding TPT spectrum is also illustrated in the inset.

Metrics