Abstract

Optical hole burning has been observed in the 5941-Å transition of Pr3+ in a charge-compensated tetragonal site of CaF2. The Pr3+ ground state is doubly degenerate and shows a large first-order hyperfine splitting, which is clearly resolved because of the very narrow inhomogeneous linewidth of 650 MHz. The hole burning involves a new mechanism, in which optically induced spin flips of neighboring nuclei (here 19F) shift the optical transition frequency outside its homogeneous linewidth. This mechanism was confirmed by optical rf double resonance.

© 1981 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. L. E. Erickson, Phys. Rev. B 16, 4731 (1977);Phys. Rev. 19, 4412 (1979)
  2. K. K. Sharma, L. E. Erickson, Phys. Rev. Lett. 45, 294 (1980).
    [CrossRef]
  3. R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, A. Z. Genack, D. A. Weitz, Opt. Lett. 5, 462 (1980).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
    [CrossRef]
  5. R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Opt. Lett. 6, 96 (1981).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Opt. Commun. 27, 399 (1978).
    [CrossRef]
  7. R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, Phys. Rev. B 21, 5004 (1980).
  8. L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
    [CrossRef]
  9. A. A. Gorokhovskii, R. K. Kaarli, L. A. Rebane, Zh. Eksp. Teor. Fiz. Pis'ma Red. 20, 474 (1974)[JETP Lett. 20, 216 (1974)].
  10. B. M. Kharlamov, R. I. Personov, L. A. Bykovskaya, Opt. Commun. 12, 191 (1974);J. M. Hayes, G. J. Small, Chem. Phys. 27, 151 (1978).
    [CrossRef]
  11. A. Szabo, Phys. Rev. B 11, 4512 (1975).
  12. R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Chem. Phys. Lett. 64, 545 (1979).
    [CrossRef]
  13. P. Evesque, J. Kliava, J. Duran, J. Lumin. 18/19, 646 (1979).
    [CrossRef]
  14. J. M. Baker, E. R. Davies, J. P. Hurrell, Proc. R. Soc. London Ser. A 308, 403 (1968).
  15. J. P. Wolfe, R. S. Markiewicz, Phys. Rev. Lett. 30, 1105 (1973).
    [CrossRef]
  16. G. C. Wetzel, C. G. Roberts, E. L. Kitts, P. O'Hagan, Phys. Lett. 30A, 35 (1969).
  17. D. P. Burum, R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Phys. Rev. (submitted for publication).

1981 (1)

1980 (3)

K. K. Sharma, L. E. Erickson, Phys. Rev. Lett. 45, 294 (1980).
[CrossRef]

R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, A. Z. Genack, D. A. Weitz, Opt. Lett. 5, 462 (1980).
[CrossRef] [PubMed]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, Phys. Rev. B 21, 5004 (1980).

1979 (2)

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Chem. Phys. Lett. 64, 545 (1979).
[CrossRef]

P. Evesque, J. Kliava, J. Duran, J. Lumin. 18/19, 646 (1979).
[CrossRef]

1978 (1)

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Opt. Commun. 27, 399 (1978).
[CrossRef]

1977 (3)

S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
[CrossRef]

L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
[CrossRef]

L. E. Erickson, Phys. Rev. B 16, 4731 (1977);Phys. Rev. 19, 4412 (1979)

1975 (1)

A. Szabo, Phys. Rev. B 11, 4512 (1975).

1974 (2)

A. A. Gorokhovskii, R. K. Kaarli, L. A. Rebane, Zh. Eksp. Teor. Fiz. Pis'ma Red. 20, 474 (1974)[JETP Lett. 20, 216 (1974)].

B. M. Kharlamov, R. I. Personov, L. A. Bykovskaya, Opt. Commun. 12, 191 (1974);J. M. Hayes, G. J. Small, Chem. Phys. 27, 151 (1978).
[CrossRef]

1973 (1)

J. P. Wolfe, R. S. Markiewicz, Phys. Rev. Lett. 30, 1105 (1973).
[CrossRef]

1969 (1)

G. C. Wetzel, C. G. Roberts, E. L. Kitts, P. O'Hagan, Phys. Lett. 30A, 35 (1969).

1968 (1)

J. M. Baker, E. R. Davies, J. P. Hurrell, Proc. R. Soc. London Ser. A 308, 403 (1968).

Baker, J. M.

J. M. Baker, E. R. Davies, J. P. Hurrell, Proc. R. Soc. London Ser. A 308, 403 (1968).

Burum, D. P.

D. P. Burum, R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Phys. Rev. (submitted for publication).

Bykovskaya, L. A.

B. M. Kharlamov, R. I. Personov, L. A. Bykovskaya, Opt. Commun. 12, 191 (1974);J. M. Hayes, G. J. Small, Chem. Phys. 27, 151 (1978).
[CrossRef]

Davies, E. R.

J. M. Baker, E. R. Davies, J. P. Hurrell, Proc. R. Soc. London Ser. A 308, 403 (1968).

Duran, J.

P. Evesque, J. Kliava, J. Duran, J. Lumin. 18/19, 646 (1979).
[CrossRef]

Erickson, L. E.

K. K. Sharma, L. E. Erickson, Phys. Rev. Lett. 45, 294 (1980).
[CrossRef]

L. E. Erickson, Phys. Rev. B 16, 4731 (1977);Phys. Rev. 19, 4412 (1979)

L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
[CrossRef]

Evesque, P.

P. Evesque, J. Kliava, J. Duran, J. Lumin. 18/19, 646 (1979).
[CrossRef]

Genack, A. Z.

R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, A. Z. Genack, D. A. Weitz, Opt. Lett. 5, 462 (1980).
[CrossRef] [PubMed]

S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
[CrossRef]

Gorokhovskii, A. A.

A. A. Gorokhovskii, R. K. Kaarli, L. A. Rebane, Zh. Eksp. Teor. Fiz. Pis'ma Red. 20, 474 (1974)[JETP Lett. 20, 216 (1974)].

Hurrell, J. P.

J. M. Baker, E. R. Davies, J. P. Hurrell, Proc. R. Soc. London Ser. A 308, 403 (1968).

Kaarli, R. K.

A. A. Gorokhovskii, R. K. Kaarli, L. A. Rebane, Zh. Eksp. Teor. Fiz. Pis'ma Red. 20, 474 (1974)[JETP Lett. 20, 216 (1974)].

Kharlamov, B. M.

B. M. Kharlamov, R. I. Personov, L. A. Bykovskaya, Opt. Commun. 12, 191 (1974);J. M. Hayes, G. J. Small, Chem. Phys. 27, 151 (1978).
[CrossRef]

Kitts, E. L.

G. C. Wetzel, C. G. Roberts, E. L. Kitts, P. O'Hagan, Phys. Lett. 30A, 35 (1969).

Kliava, J.

P. Evesque, J. Kliava, J. Duran, J. Lumin. 18/19, 646 (1979).
[CrossRef]

Macfarlane, R. M.

R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Opt. Lett. 6, 96 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, Phys. Rev. B 21, 5004 (1980).

R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, A. Z. Genack, D. A. Weitz, Opt. Lett. 5, 462 (1980).
[CrossRef] [PubMed]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Chem. Phys. Lett. 64, 545 (1979).
[CrossRef]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Opt. Commun. 27, 399 (1978).
[CrossRef]

S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
[CrossRef]

D. P. Burum, R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Phys. Rev. (submitted for publication).

Markiewicz, R. S.

J. P. Wolfe, R. S. Markiewicz, Phys. Rev. Lett. 30, 1105 (1973).
[CrossRef]

O'Hagan, P.

G. C. Wetzel, C. G. Roberts, E. L. Kitts, P. O'Hagan, Phys. Lett. 30A, 35 (1969).

Personov, R. I.

B. M. Kharlamov, R. I. Personov, L. A. Bykovskaya, Opt. Commun. 12, 191 (1974);J. M. Hayes, G. J. Small, Chem. Phys. 27, 151 (1978).
[CrossRef]

Rebane, L. A.

A. A. Gorokhovskii, R. K. Kaarli, L. A. Rebane, Zh. Eksp. Teor. Fiz. Pis'ma Red. 20, 474 (1974)[JETP Lett. 20, 216 (1974)].

Roberts, C. G.

G. C. Wetzel, C. G. Roberts, E. L. Kitts, P. O'Hagan, Phys. Lett. 30A, 35 (1969).

Sharma, K. K.

K. K. Sharma, L. E. Erickson, Phys. Rev. Lett. 45, 294 (1980).
[CrossRef]

Shelby, R. M.

R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Opt. Lett. 6, 96 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, Phys. Rev. B 21, 5004 (1980).

R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, A. Z. Genack, D. A. Weitz, Opt. Lett. 5, 462 (1980).
[CrossRef] [PubMed]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Chem. Phys. Lett. 64, 545 (1979).
[CrossRef]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Opt. Commun. 27, 399 (1978).
[CrossRef]

D. P. Burum, R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Phys. Rev. (submitted for publication).

Szabo, A.

A. Szabo, Phys. Rev. B 11, 4512 (1975).

Trommsdorff, H. P.

S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
[CrossRef]

van der Waals, J. H.

S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
[CrossRef]

Volker, S.

S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
[CrossRef]

Weitz, D. A.

Wetzel, G. C.

G. C. Wetzel, C. G. Roberts, E. L. Kitts, P. O'Hagan, Phys. Lett. 30A, 35 (1969).

Wolfe, J. P.

J. P. Wolfe, R. S. Markiewicz, Phys. Rev. Lett. 30, 1105 (1973).
[CrossRef]

Yannoni, C. S.

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, Phys. Rev. B 21, 5004 (1980).

Chem. Phys. Lett. (1)

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Chem. Phys. Lett. 64, 545 (1979).
[CrossRef]

J. Chem. Phys. (1)

S. Volker, R. M. Macfarlane, A. Z. Genack, H. P. Trommsdorff, J. H. van der Waals, J. Chem. Phys. 67, 1759 (1977);R. M. Macfarlane, R. M. Shelby, Phys. Rev. Lett. 42, 788 (1979).
[CrossRef]

J. Lumin. (1)

P. Evesque, J. Kliava, J. Duran, J. Lumin. 18/19, 646 (1979).
[CrossRef]

Opt. Commun. (3)

B. M. Kharlamov, R. I. Personov, L. A. Bykovskaya, Opt. Commun. 12, 191 (1974);J. M. Hayes, G. J. Small, Chem. Phys. 27, 151 (1978).
[CrossRef]

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Opt. Commun. 27, 399 (1978).
[CrossRef]

L. E. Erickson, Opt. Commun. 21, 147 (1977).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Phys. Lett. (1)

G. C. Wetzel, C. G. Roberts, E. L. Kitts, P. O'Hagan, Phys. Lett. 30A, 35 (1969).

Phys. Rev. (3)

A. Szabo, Phys. Rev. B 11, 4512 (1975).

L. E. Erickson, Phys. Rev. B 16, 4731 (1977);Phys. Rev. 19, 4412 (1979)

R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, C. S. Yannoni, Phys. Rev. B 21, 5004 (1980).

Phys. Rev. Lett. (2)

K. K. Sharma, L. E. Erickson, Phys. Rev. Lett. 45, 294 (1980).
[CrossRef]

J. P. Wolfe, R. S. Markiewicz, Phys. Rev. Lett. 30, 1105 (1973).
[CrossRef]

Proc. R. Soc. London Ser. (1)

J. M. Baker, E. R. Davies, J. P. Hurrell, Proc. R. Soc. London Ser. A 308, 403 (1968).

Zh. Eksp. Teor. Fiz. Pis'ma Red. (1)

A. A. Gorokhovskii, R. K. Kaarli, L. A. Rebane, Zh. Eksp. Teor. Fiz. Pis'ma Red. 20, 474 (1974)[JETP Lett. 20, 216 (1974)].

Other (1)

D. P. Burum, R. M. Shelby, R. M. Macfarlane, Phys. Rev. (submitted for publication).

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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

Fluorescence excitation spectrum of the 1D23H4 transition (5941 Å) of Pr3+ in the tetragonal site of CaF2. The Pr concentration in this sample was 0.001%.

Fig. 2
Fig. 2

Spectrum of a hole burned into one of the hyperfine lines of 0.01% CaF2:Pr3+. Antiholes that are due to optically induced spin flips of near-neighbor 19F nuclei are clearly visible, separated by ∼10 MHz from the hole. The solid line represents the unperturbed inhomogeneous profile.

Metrics