Abstract

We report the generation of five phase-locked harmonics, f1:2403nm, f2:1201nm, f3:801nm, f4:600nm, and f5:480nm with an exact frequency ratio of 1:2:3:4:5 by implementing a divide-by-three optical frequency divider in the high harmonic generation process. All five harmonics are generated coaxially with high phase coherence in time and space, which are applicable for various practical uses.

© 2015 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
Self-phase-locked divide-by-2 optical parametric oscillator as a broadband frequency comb source

Samuel T. Wong, Konstantin L. Vodopyanov, and Robert L. Byer
J. Opt. Soc. Am. B 27(5) 876-882 (2010)

Narrow linewidth 578 nm light generation using frequency-doubling with a waveguide PPLN pumped by an optical injection-locked diode laser

Eok Bong Kim, Won-Kyu Lee, Chang Yong Park, Dai-Hyuk Yu, and Sang Eon Park
Opt. Express 18(10) 10308-10314 (2010)

Phase-locked optical divide-by-3 system for visible radiation

J. E. Bernard, B. G. Whitford, and L. Marmet
Opt. Lett. 24(2) 98-100 (1999)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. W. Hansch, Opt. Commun. 80, 71 (1990).
    [Crossref]
  2. H. R. Telle, D. Meschede, and T. W. Hänsch, Opt. Lett. 15, 532 (1990).
    [Crossref]
  3. D. Lee and N. C. Wong, Opt. Lett. 17, 13 (1992).
    [Crossref]
  4. R. Wynands, T. Mukai, and T. W. Hansch, Opt. Lett. 17, 1749 (1992).
    [Crossref]
  5. P. T. Nee and N. C. Wong, Opt. Lett. 23, 46 (1998).
    [Crossref]
  6. N. Chiodo, F. Du-Burck, J. Hrabina, M. Lours, E. Chea, and O. Acef, Opt. Lett. 39, 2936 (2014).
    [Crossref]
  7. H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
    [Crossref]
  8. J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
    [Crossref]
  9. A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
    [Crossref]
  10. M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
    [Crossref]
  11. M. Katsuragawa, K. Yokoyama, T. Onose, and K. Misawa, Opt. Express 13, 5628 (2005).
    [Crossref]
  12. K. Yoshii, J. K. Anthony, and M. Katsuragawa, Light 2, e58 (2013).
    [Crossref]
  13. H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
    [Crossref]
  14. R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hhough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, Appl. Phys. B 31, 97 (1983).
    [Crossref]
  15. M. Zhu and J. L. Hall, J. Opt. Soc. Am. B 10, 802 (1993).
    [Crossref]
  16. K. Yoshii, Y. Nakamura, K. Hagihara, and M. Katsuragawa, in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference, Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper FTh1D.5.
  17. S. E. Harris and A. V. Sokolov, Phys Rev. A 55, R4019 (1997).
    [Crossref]
  18. A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
    [Crossref]
  19. J. Q. Liang, M. Katsuragawa, L. K. Fam, and K. Hakuta, Phys. Rev. Lett. 85, 2474 (2000).
    [Crossref]

2014 (1)

2013 (1)

K. Yoshii, J. K. Anthony, and M. Katsuragawa, Light 2, e58 (2013).
[Crossref]

2011 (1)

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

2005 (2)

M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
[Crossref]

M. Katsuragawa, K. Yokoyama, T. Onose, and K. Misawa, Opt. Express 13, 5628 (2005).
[Crossref]

2001 (1)

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[Crossref]

2000 (2)

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
[Crossref]

J. Q. Liang, M. Katsuragawa, L. K. Fam, and K. Hakuta, Phys. Rev. Lett. 85, 2474 (2000).
[Crossref]

1999 (1)

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

1998 (1)

1997 (1)

S. E. Harris and A. V. Sokolov, Phys Rev. A 55, R4019 (1997).
[Crossref]

1996 (1)

H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
[Crossref]

1993 (1)

1992 (2)

1990 (2)

1983 (1)

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

Acef, O.

Anthony, J. K.

K. Yoshii, J. K. Anthony, and M. Katsuragawa, Light 2, e58 (2013).
[Crossref]

Bernard, J. E.

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

Chan, H. S.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Chea, E.

Chiodo, N.

Cundy, S.

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

Drever, R. W. P.

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

Du-Burck, F.

Fam, L. K.

J. Q. Liang, M. Katsuragawa, L. K. Fam, and K. Hakuta, Phys. Rev. Lett. 85, 2474 (2000).
[Crossref]

Ford, G. M.

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

Hagihara, K.

K. Yoshii, Y. Nakamura, K. Hagihara, and M. Katsuragawa, in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference, Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper FTh1D.5.

Hakuta, K.

J. Q. Liang, M. Katsuragawa, L. K. Fam, and K. Hakuta, Phys. Rev. Lett. 85, 2474 (2000).
[Crossref]

Hall, J. L.

M. Zhu and J. L. Hall, J. Opt. Soc. Am. B 10, 802 (1993).
[Crossref]

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

Hansch, T. W.

Hänsch, T. W.

Harris, S. E.

M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
[Crossref]

S. E. Harris and A. V. Sokolov, Phys Rev. A 55, R4019 (1997).
[Crossref]

Helmcke, J.

H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
[Crossref]

Hhough, J.

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

Hrabina, J.

Hsieh, Z. M.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Katsuragawa, M.

K. Yoshii, J. K. Anthony, and M. Katsuragawa, Light 2, e58 (2013).
[Crossref]

M. Katsuragawa, K. Yokoyama, T. Onose, and K. Misawa, Opt. Express 13, 5628 (2005).
[Crossref]

J. Q. Liang, M. Katsuragawa, L. K. Fam, and K. Hakuta, Phys. Rev. Lett. 85, 2474 (2000).
[Crossref]

K. Yoshii, Y. Nakamura, K. Hagihara, and M. Katsuragawa, in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference, Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper FTh1D.5.

Kowalski, F. V.

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

Kung, A. H.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Lai, C. J.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Lee, C. K.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Lee, D.

Liang, J. Q.

J. Q. Liang, M. Katsuragawa, L. K. Fam, and K. Hakuta, Phys. Rev. Lett. 85, 2474 (2000).
[Crossref]

Liang, W. H.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Lipphardt, B.

H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
[Crossref]

Lours, M.

Madej, A. A.

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

Marmet, L.

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

Meschede, D.

Misawa, K.

Mukai, T.

Munley, A. J.

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

Nakamura, Y.

K. Yoshii, Y. Nakamura, K. Hagihara, and M. Katsuragawa, in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference, Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper FTh1D.5.

Nee, P. T.

Onose, T.

Pan, R. P.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Peng, L. H.

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Riehle, F.

H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
[Crossref]

Schnatz, H.

H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
[Crossref]

Shverdin, M. Y.

M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
[Crossref]

Siemsen, K. J.

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

Sokolov, A. V.

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
[Crossref]

S. E. Harris and A. V. Sokolov, Phys Rev. A 55, R4019 (1997).
[Crossref]

Telle, H. R.

Walker, D. R.

M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
[Crossref]

Ward, H.

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

Whitford, B. G.

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

Wong, N. C.

Wynands, R.

Yavuz, D. D.

M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
[Crossref]

Yin, G. Y.

M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
[Crossref]

Yokoyama, K.

Yoshii, K.

K. Yoshii, J. K. Anthony, and M. Katsuragawa, Light 2, e58 (2013).
[Crossref]

K. Yoshii, Y. Nakamura, K. Hagihara, and M. Katsuragawa, in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference, Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper FTh1D.5.

Zhu, M.

Zinner, G.

H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
[Crossref]

Appl. Phys. B (1)

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

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Light (1)

K. Yoshii, J. K. Anthony, and M. Katsuragawa, Light 2, e58 (2013).
[Crossref]

Opt. Commun. (1)

T. W. Hansch, Opt. Commun. 80, 71 (1990).
[Crossref]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (5)

Phys Rev. A (1)

S. E. Harris and A. V. Sokolov, Phys Rev. A 55, R4019 (1997).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (6)

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 85, 562 (2000).
[Crossref]

J. Q. Liang, M. Katsuragawa, L. K. Fam, and K. Hakuta, Phys. Rev. Lett. 85, 2474 (2000).
[Crossref]

H. Schnatz, B. Lipphardt, J. Helmcke, F. Riehle, and G. Zinner, Phys. Rev. Lett. 76, 18 (1996).
[Crossref]

J. E. Bernard, A. A. Madej, L. Marmet, B. G. Whitford, K. J. Siemsen, and S. Cundy, Phys. Rev. Lett. 82, 3228 (1999).
[Crossref]

A. V. Sokolov, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 87, 033402 (2001).
[Crossref]

M. Y. Shverdin, D. R. Walker, D. D. Yavuz, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 94, 033904 (2005).
[Crossref]

Science (1)

H. S. Chan, Z. M. Hsieh, W. H. Liang, A. H. Kung, C. K. Lee, C. J. Lai, R. P. Pan, and L. H. Peng, Science 331, 1165 (2011).
[Crossref]

Other (1)

K. Yoshii, Y. Nakamura, K. Hagihara, and M. Katsuragawa, in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference, Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper FTh1D.5.

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 (6)

Fig. 1.
Fig. 1.

Concept of a divide-by-three optical frequency divider.

Fig. 2.
Fig. 2.

System layout for generating phase-locked high harmonics. ECDL, external cavity diode laser; TA, tapered amplifier; EOM, electro-optic modulator; LO, local oscillator; PS, phase shifter; SA, servo amplifier; PD, photo detector; WG-PPLN, periodically poled lithium niobate waveguide; AOM, acousto-optic modulator; DFG, difference frequency generation; SFG, sum frequency generation; SHG, second harmonic generation.

Fig. 3.
Fig. 3.

Frequency spectrum of the beat signal without phase locking (gray) and after phase locking (black).

Fig. 4.
Fig. 4.

Phase fluctuations of the beat signal.

Fig. 5.
Fig. 5.

Photos of the five generated phase-locked harmonics (a) before and (b) after dispersal of the harmonic beam with a prism. The 2403 nm radiation is shown by a solid white circle.

Fig. 6.
Fig. 6.

Interference signal aroused with two superimposed sum-frequency components, f 2 + f 5 and f 3 + f 4 , as a function of the angle α of a glass plate pair inserted in the optical path.

Metrics