Abstract

We demonstrate narrow-linewidth-stimulated Brillouin lasers at 1064 nm from ultra-high-Q silica wedge disk resonators on silicon. Fundamental Schawlow–Townes frequency noise of the laser is on the order of 0.1Hz2/Hz. The technical noise spectrum of the on-chip Brillouin laser is close to the thermodynamic noise limit of the resonator (thermorefractive noise) and is comparable to that of ultra-narrow-linewidth Nd:YAG lasers. The relative intensity noise of the Brillouin laser also is reduced by using an intensity-stabilized pump laser. Finally, low-noise microwave synthesis up to 32 GHz is demonstrated by heterodyne of first and third Brillouin Stokes lines from a single resonator.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
    [CrossRef]
  2. S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
    [CrossRef]
  3. E. Ip, A. Lau, D. Barros, and J. Kahn, Opt. Express 16, 753 (2008).
    [CrossRef]
  4. 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]
  5. C. Karlsson, F. Olsson, D. Letalick, and M. Harris, Appl. Opt. 39, 3716 (2000).
    [CrossRef]
  6. A. Debut, S. Randoux, and J. Zemmouri, Phys. Rev. A 62, 023803 (2000).
    [CrossRef]
  7. I. Grudinin, A. Matsko, and L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
    [CrossRef]
  8. S. P. Smith, F. Zarinetchi, and S. Ezekiel, Opt. Lett. 16, 393 (1991).
    [CrossRef]
  9. J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
    [CrossRef]
  10. M. Tomes and T. Carmon, Phys. Rev. Lett. 102, 113601 (2009).
    [CrossRef]
  11. R. Pant, C. G. Poulton, D. Choi, H. Mcfarlane, S. Hile, E. Li, L. Thevenaz, B. Luther-Davies, S. J. Madden, and B. J. Eggleton, Opt. Express 19, 8285 (2011).
    [CrossRef]
  12. H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
    [CrossRef]
  13. J. Li, H. Lee, T. Chen, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 20170 (2012).
    [CrossRef]
  14. J. Li, H. Lee, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2097 (2013).
  15. M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).
    [CrossRef]
  16. S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 91, 043902 (2003).
    [CrossRef]
  17. J. Li, H. Lee, K. Y. Yang, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 26337 (2012).
    [CrossRef]
  18. R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
    [CrossRef]
  19. K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
    [CrossRef]
  20. H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).
  21. M. L. Gorodetsky and I. Grudinin, J. Opt. Soc. Am. B 21, 697 (2004).
    [CrossRef]
  22. A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
    [CrossRef]
  23. For example, “Mephisto/Mephisto S Ultra-Narrow Linewidth CW DPSS Laser,” https://www.coherent.com/downloads/Mephisto_CoherentDatasheet_Jan2013.pdf .

2013

J. Li, H. Lee, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2097 (2013).

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

2012

2011

R. Pant, C. G. Poulton, D. Choi, H. Mcfarlane, S. Hile, E. Li, L. Thevenaz, B. Luther-Davies, S. J. Madden, and B. J. Eggleton, Opt. Express 19, 8285 (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]

2009

I. Grudinin, A. Matsko, and L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[CrossRef]

M. Tomes and T. Carmon, Phys. Rev. Lett. 102, 113601 (2009).
[CrossRef]

2008

E. Ip, A. Lau, D. Barros, and J. Kahn, Opt. Express 16, 753 (2008).
[CrossRef]

A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
[CrossRef]

2006

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[CrossRef]

2004

2003

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 91, 043902 (2003).
[CrossRef]

2001

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

2000

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

C. Karlsson, F. Olsson, D. Letalick, and M. Harris, Appl. Opt. 39, 3716 (2000).
[CrossRef]

A. Debut, S. Randoux, and J. Zemmouri, Phys. Rev. A 62, 023803 (2000).
[CrossRef]

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).
[CrossRef]

1991

1989

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

1983

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Anetsberger, G.

A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
[CrossRef]

Arcizet, O.

A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
[CrossRef]

Barros, D.

Beall, J. A.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[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, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Blake, M.

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[CrossRef]

Cai, M.

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).
[CrossRef]

Carmon, T.

M. Tomes and T. Carmon, Phys. Rev. Lett. 102, 113601 (2009).
[CrossRef]

Chen, T.

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
[CrossRef]

J. Li, H. Lee, T. Chen, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 20170 (2012).
[CrossRef]

Choi, D.

Curtis, E. A.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Dandridge, A.

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

Debut, A.

A. Debut, S. Randoux, and J. Zemmouri, Phys. Rev. A 62, 023803 (2000).
[CrossRef]

Diddams, S. A.

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

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, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Drever, R. W. P.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Drullinger, R. E.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Eggleton, B. J.

Ezekiel, S.

Ford, G. M.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Fortier, T. M.

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]

Geng, J.

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[CrossRef]

Gorodetsky, M. L.

Grudinin, I.

I. Grudinin, A. Matsko, and L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[CrossRef]

M. L. Gorodetsky and I. Grudinin, J. Opt. Soc. Am. B 21, 697 (2004).
[CrossRef]

Hall, J. L.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Harris, M.

Hile, S.

Hollberg, L.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Hough, J.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Ip, E.

Itano, W. M.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Jeon, S.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Jiang, S.

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[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]

Kahn, J.

Karlsson, C.

Kersey, A. D.

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

Kippenberg, T. J.

A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
[CrossRef]

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 91, 043902 (2003).
[CrossRef]

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]

Kowalski, F. V.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Lau, A.

Lee, H.

J. Li, H. Lee, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2097 (2013).

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

J. Li, H. Lee, K. Y. Yang, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 26337 (2012).
[CrossRef]

J. Li, H. Lee, T. Chen, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 20170 (2012).
[CrossRef]

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Lee, W. D.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Lemke, N.

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]

Letalick, D.

Li, E.

Li, J.

J. Li, H. Lee, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2097 (2013).

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

J. Li, H. Lee, K. Y. Yang, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 26337 (2012).
[CrossRef]

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
[CrossRef]

J. Li, H. Lee, T. Chen, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 20170 (2012).
[CrossRef]

Ludlow, A.

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]

Luther-Davies, B.

Madden, S. J.

Maleki, L.

I. Grudinin, A. Matsko, and L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[CrossRef]

Matsko, A.

I. Grudinin, A. Matsko, and L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[CrossRef]

Mcfarlane, H.

Munley, A. J.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Oates, C. W.

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, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Olsson, F.

Painter, O.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
[CrossRef]

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).
[CrossRef]

Painter, O. J.

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 91, 043902 (2003).
[CrossRef]

Pant, R.

Poulton, C. G.

Quinlan, F.

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]

Rafac, R. J.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Randoux, S.

A. Debut, S. Randoux, and J. Zemmouri, Phys. Rev. A 62, 023803 (2000).
[CrossRef]

Riviere, R.

A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
[CrossRef]

Rosenband, T.

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]

Schliesser, A.

A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
[CrossRef]

Smith, S. P.

Spillane, S. M.

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 91, 043902 (2003).
[CrossRef]

Staines, S.

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[CrossRef]

Suh, M. G.

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

Taylor, J.

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]

Thevenaz, L.

Tomes, M.

M. Tomes and T. Carmon, Phys. Rev. Lett. 102, 113601 (2009).
[CrossRef]

Tveten, A. B.

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

Udem, Th.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Vahala, K. J.

J. Li, H. Lee, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2097 (2013).

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

J. Li, H. Lee, K. Y. Yang, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 26337 (2012).
[CrossRef]

J. Li, H. Lee, T. Chen, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 20170 (2012).
[CrossRef]

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
[CrossRef]

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 91, 043902 (2003).
[CrossRef]

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).
[CrossRef]

Vogel, K. R.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Wang, Z.

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[CrossRef]

Ward, H.

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Weller, J. F.

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

Williams, K. J.

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

Wineland, D. J.

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Yang, K.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Yang, K. Y.

Young, B. C.

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

Yurek, A. M.

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

Zarinetchi, F.

Zemmouri, J.

A. Debut, S. Randoux, and J. Zemmouri, Phys. Rev. A 62, 023803 (2000).
[CrossRef]

Zong, J.

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[CrossRef]

Appl. Opt.

Appl. Phys. B

R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
[CrossRef]

Electron. Lett.

K. J. Williams, A. Dandridge, A. D. Kersey, J. F. Weller, A. M. Yurek, and A. B. Tveten, Electron. Lett. 25, 774 (1989).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

J. Geng, S. Staines, Z. Wang, J. Zong, M. Blake, and S. Jiang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1813 (2006).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B

Nat. Commun.

H. Lee, M. G. Suh, T. Chen, J. Li, S. A. Diddams, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2468 (2013).

J. Li, H. Lee, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 4, 2097 (2013).

Nat. Photonics

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Photonics 6, 369 (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]

New J. Phys.

A. Schliesser, G. Anetsberger, R. Riviere, O. Arcizet, and T. J. Kippenberg, New J. Phys. 10, 095015 (2008).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Rev. A

A. Debut, S. Randoux, and J. Zemmouri, Phys. Rev. A 62, 023803 (2000).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

I. Grudinin, A. Matsko, and L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[CrossRef]

M. Tomes and T. Carmon, Phys. Rev. Lett. 102, 113601 (2009).
[CrossRef]

R. J. Rafac, B. C. Young, J. A. Beall, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000).
[CrossRef]

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).
[CrossRef]

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 91, 043902 (2003).
[CrossRef]

Science

S. A. Diddams, Th. Udem, J. C. Bergquist, E. A. Curtis, R. E. Drullinger, L. Hollberg, W. M. Itano, W. D. Lee, C. W. Oates, K. R. Vogel, and D. J. Wineland, Science 293, 825 (2001).
[CrossRef]

Other

For example, “Mephisto/Mephisto S Ultra-Narrow Linewidth CW DPSS Laser,” https://www.coherent.com/downloads/Mephisto_CoherentDatasheet_Jan2013.pdf .

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.

Experimental schematic for characterization of 1064 nm SBS laser. Shown in the setup are PM, phase modulator; YDFA, Ytterbium-doped fiber amplifer; VOA, variable optical attenuator; AOM, acousto optic modulator; PD, photodetector; SG, signal generator; OSA, optical spectrum analyzer.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Inset: Frequency noise spectra for the SBS laser at 1064 nm measured at a series of laser output powers. The spectra are Schawlow–Townes noise limited for offset frequencies greater than a few 100 kHz. The device uses an 8 mm diameter cavity. Main panel: Schawlow–Townes noise level from the inset plotted versus output power and compared with the theoretically predicted Schawlow–Townes noise level. (b) Frequency noise spectra measured at offset frequencies less than 4 MHz for the pump laser (fiber laser, red curve), SBS laser from a 4 mm disk (green curve) and SBS laser from a 16 mm disk (blue curve). The Schawlow–Townes limit at high offset frequency is lower for the 16 mm device, as this device featured a higher optical Q factor. The red square markers are the frequency noise data for a narrow linewidth Nd:YAG laser (see text for reference). The black dashed line shows the calculated thermorefractive noise for a 4 mm microresonator plus a white Schawlow–Townes noise.

Fig. 3.
Fig. 3.

RIN spectrum for the 1064 nm SBS laser with the pump laser RIN reduction “on” (blue curve) and “off” (red curve). Also shown is the detector noise (black curve).

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Schematic for microwave generation using the first and third SBS Stokes lines at 1064 nm. (b) Main panel: Single-sideband phase noise for the generated microwave at 4 GHz under open loop (free running) and closed loop (phase-lock loop with reference to a low-frequency reference oscillator at 497 MHz) cases. Inset: Optical spectrum of the first and third Stokes lines in the backward propagating direction.

Equations (1)

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

SνST(f)=ω38π2PQTQE(nT+NT+1),

Metrics