We report on the linewidth narrowing of a room-temperature mid-infrared quantum cascade laser by phase-locking to a difference-frequency-generated radiation referenced to an optical frequency comb synthesizer. A locking bandwidth of 250 kHz, with a residual rms phase-noise of 0.56 rad, has been achieved. The laser linewidth is narrowed by more than 2 orders of magnitude below 1 kHz, and its frequency is stabilized with an absolute traceability of . This source has allowed the measurement of the absolute frequency of a CO2 molecular transition with an uncertainty of about 1 kHz.
REFERENCES
1.
S. A.
Diddams
, D. J.
Jones
, J.
Ye
, S. T.
Cundiff
, J. L.
Hall
, J. K.
Ranka
, R. S.
Windeler
, R.
Holzwarth
, T.
Udem
, and T. W.
Hänsch
, Phys. Rev. Lett.
84
, 5102
(2000
).2.
A.
Schliesser
, N.
Picqué
, and T. W.
Hänsch
, Nat. Photonics
6
, 440
(2012
).3.
M.
Zimmermann
, C.
Gohle
, R.
Holzwarth
, T.
Udem
, and T. W.
Hänsch
, Opt. Lett.
29
, 310
(2004
).4.
C.
Erny
, K.
Moutzouris
, J.
Biegert
, D.
Kühlke
, F.
Adler
, A.
Leitenstorfer
, and U.
Keller
, Opt. Lett.
32
, 1138
(2007
).5.
E.
Baumann
, F. R.
Giorgetta
, W. C.
Swann
, A. M.
Zolot
, I. R.
Coddington
, and N. R.
Newbury
, Phys. Rev. A
84
, 062513
(2011
).6.
A.
Ruehl
, A.
Gambetta
, I.
Hartl
, M. E.
Fermann
, K. S. E.
Eikema
, and M.
Marangoni
, Opt. Lett.
37
, 2232
(2012
).7.
F.
Adler
, K. C.
Cossel
, M. J.
Thorpe
, I.
Hartl
, M. E.
Fermann
, and J.
Ye
, Opt. Lett.
34
, 1330
(2009
).8.
N.
Leindecker
, A.
Marandi
, R. L.
Byer
, and K. L.
Vodopyanov
, Opt. Express
19
, 6296
(2011
).9.
I.
Galli
, S.
Bartalini
, P.
Cancio
, G.
Giusfredi
, D.
Mazzotti
, and P.
De Natale
, Opt. Express
17
, 9582
(2009
).10.
I.
Galli
, S.
Bartalini
, S.
Borri
, P.
Cancio
, G.
Giusfredi
, D.
Mazzotti
, and P.
De Natale
, Opt. Lett.
35
, 3616
(2010
).11.
M. H.
Dunn
and M.
Ebrahimzadeh
, Science
286
, 1513
(1999
).12.
I.
Galli
, S.
Bartalini
, S.
Borri
, P.
Cancio
, D.
Mazzotti
, P.
De Natale
, and G.
Giusfredi
, Phys. Rev. Lett.
107
, 270802
(2011
).13.
G.
Giusfredi
, S.
Bartalini
, S.
Borri
, P.
Cancio
, I.
Galli
, D.
Mazzotti
, and P.
De Natale
, Phys. Rev. Lett.
104
, 110801
(2010
).14.
I.
Ricciardi
, E. D.
Tommasi
, P.
Maddaloni
, S.
Mosca
, A.
Rocco
, J.-J.
Zondy
, M. D.
Rosa
, and P.
De Natale
, Opt. Express
20
, 9178
(2012
).15.
J.
Faist
, F.
Capasso
, D. L.
Sivco
, C.
Sirtori
, A. L.
Hutchinson
, and A. Y.
Cho
, Science
264
, 553
(1994
).16.
R.
Maulini
, I.
Dunayevskiy
, A.
Lyakh
, A.
Tsekoun
, C. K. N.
Patel
, L.
Diehl
, C.
Pflugl
, and F.
Capasso
, Electron. Lett.
45
, 107
(2009
).17.
Q. Y.
Lu
, Y.
Bai
, N.
Bandyopadhyay
, S.
Slivken
, and M.
Razeghi
, Appl. Phys. Lett.
98
, 181106
(2011
).18.
M.
Yamanishi
, T.
Edamura
, K.
Fujita
, N.
Akikusa
, and H.
Kan
, IEEE J. Quantum Electron.
44
, 12
(2008
).19.
L.
Tombez
, J. D.
Francesco
, S.
Schilt
, G. D.
Domenico
, J.
Faist
, P.
Thomann
, and D.
Hofstetter
, Opt. Lett.
36
, 3109
(2011
).20.
S.
Bartalini
, S.
Borri
, I.
Galli
, G.
Giusfredi
, D.
Mazzotti
, T.
Edamura
, N.
Akikusa
, M.
Yamanishi
, and P.
De Natale
, Opt. Express
19
, 17996
(2011
).21.
M. S.
Vitiello
, L.
Consolino
, S.
Bartalini
, A.
Taschin
, A.
Tredicucci
, M.
Inguscio
, and P.
De Natale
, Nat. Photonics
6
, 525
(2012
).22.
F.
Cappelli
, I.
Galli
, S.
Borri
, G.
Giusfredi
, P.
Cancio
, D.
Mazzotti
, A.
Montori
, N.
Akikusa
, M.
Yamanishi
, S.
Bartalini
, and P.
De Natale
, Opt. Lett.
37
, 4811
(2012
).23.
S.
Borri
, I.
Galli
, F.
Cappelli
, A.
Bismuto
, S.
Bartalini
, P.
Cancio
, G.
Giusfredi
, D.
Mazzotti
, J.
Faist
, and P.
De Natale
, Opt. Lett.
37
, 1011
(2012
).24.
S.
Barbieri
, P.
Gellie
, G.
Santarelli
, L.
Ding
, W.
Maineult
, C.
Sirtori
, R.
Colombelli
, H.
Beere
, and D.
Ritchie
, Nat. Photonics
4
, 636
(2010
).25.
A.
Mills
, D.
Gatti
, J.
Jiang
, C.
Mohr
, W.
Mefford
, L.
Gianfrani
, M.
Fermann
, I.
Hartl
, and M.
Marangoni
, Opt. Lett.
37
, 4083
(2012
).26.
M.
Prevedelli
, T.
Freegarde
, and T. W.
Hänsch
, Appl. Phys. B
60
, 73
(1995
).© 2013 American Institute of Physics.
2013
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.