In this paper, we report on the active filtering and amplification of a single mode from an optical femtosecond laser comb with mode spacing of 250 MHz by optical injection of two external-cavity diode lasers operating in cascade to build a narrow linewidth laser for laser cooling of the strontium atoms in an optical lattice clock. Despite the low injection of individual comb mode of approximately 50 nW, a single comb line at 689 nm could be filtered and amplified to reach as high as 10 mW with 37 dB side mode suppression and a linewidth of 240 Hz. This method could be applied over a broad spectral band to build narrow linewidth lasers for various applications.
References
1.
T. L.
Nicholson
, S. L.
Campbell
, R. B.
Hutson
, G. E.
Marti
, B. J.
Bloom
, R. L.
McNally
, W.
Zhang
, M. D.
Barrett
, M. S.
Safronova
, G. F.
Strouse
, W. L.
Tew
, and J.
Ye
, Nat. Commun.
6
, 6896
(2015
).2.
I.
Ushijima
, M.
Takamoto
, M.
Das
, T.
Ohkubo
, and H.
Katori
, Nat. Photonics
9
, 185
(2015
).3.
N.
Hinkley
, J. A.
Sherman
, N. B.
Phillips
, M.
Schioppo
, N. D.
Lemke
, K.
Beloy
, M.
Pizzocaro
, C. W.
Oates
, and A. D.
Ludlow
, Science
341
, 1215
(2013
).4.
C. W.
Chou
, D. B.
Hume
, J. C. J.
Koelemeij
, D. J.
Wineland
, and T.
Rosenband
, Phys. Rev. Lett.
104
, 070802
(2010
).5.
H.
Katori
, T.
Ido
, Y.
Isoya
, and M.
Kuwata-Gonokami
, Phys. Rev. Lett.
82
, 1116
(1999
).6.
Th.
Udem
, J.
Reichert
, R.
Holzwarth
, and T. W.
Hänsch
, Phys. Rev. Lett.
82
, 3568
(1999
).7.
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
).8.
I.
Galli
, M.
Siciliani de Cumis
, F.
Cappelli
, S.
Bartalini
, D.
Mazzotti
, S.
Borri
, A.
Montori
, N.
Akikusa
, M.
Yamanishi
, G.
Giusfredi
, P.
Cancio
, and P.
De Natale
, Appl. Phys. Lett.
102
, 121117
(2013
).9.
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
).10.
S.
Fang
, Y. Y.
Jiang
, H. Q.
Chen
, Y.
Yao
, Z. Y.
Bi
, and L. S.
Ma
, Chin. Phys. B
24
, 074202
(2015
).11.
D.
Nicolodi
, B.
Argence
, W.
Zhang
, R.
Le Targat
, G.
Santarelli
, and Y.
Le Coq
, Nat. Photonics
8
, 219
(2014
).12.
H.
Inaba
, K.
Hosaka
, M.
Yasuda
, Y.
Nakajima
, K.
Iwakuni
, D.
Akamatsu
, S.
Okubo
, T.
Kohno
, A.
Onae
, and F. L.
Hong
, Opt. Express
21
, 7891
(2013
).13.
A.
Yamaguchi
, N.
Shiga
, S.
Nagano
, Y.
Li
, H.
Ishijima
, H.
Hachisu
, M.
Kumagai
, and T.
Ido
, Appl. Phys. Express
5
, 022701
(2012
).14.
D.
Akamatsu
, H.
Inaba
, K.
Hosaka
, M.
Yasuda
, A.
Onae
, T.
Suzuyama
, M.
Amemiya
, and F. L.
Hong
, Appl. Phys. Express
7
, 012401
(2014
).15.
S.
Fang
, H. Q.
Chen
, T. Y.
Wang
, Y. Y.
Jiang
, Z. Y.
Bi
, and L. S.
Ma
, Appl. Phys. Lett.
102
, 231118
(2013
).16.
I.
Coddington
, W. C.
Swann
, L.
Lorini
, J. C.
Bergquist
, Y.
Le Coq
, C. W.
Oates
, Q.
Quraishi
, K. S.
Feder
, J. W.
Nicholson
, P. S.
Westbrook
, S. A.
Diddams
, and N. R.
Newbury
, Nat. Photonics
1
, 283
(2007
).17.
A.
Bartels
, C. W.
Oates
, L.
Hollberg
, and S. A.
Diddams
, Opt. Lett.
29
, 1081
(2004
).18.
H. S.
Moon
, E. B.
Kim
, S. E.
Park
, and C. Y.
Park
, Appl. Phys. Lett.
89
, 181110
(2006
).19.
D. S.
Wu
, R.
Slavík
, G.
Marra
, and D. J.
Richardson
, J. Lightwave Technol.
31
, 2287
(2013
).20.
A.
Fragkos
, A.
Bogris
, D.
Syvridis
, and R.
Phelan
, IEEE Photonics Technol. Lett.
24
, 28
(2012
).21.
H. Y.
Ryu
, S. H.
Lee
, W. K.
Lee
, H. S.
Moon
, and H. S.
Suh
, Opt. Express
16
, 2867
(2008
).22.
H. Y.
Ryu
, S. H.
Lee
, E. B.
Kim
, H. S.
Suh
, and H. S.
Moon
, Appl. Phys. Lett.
97
, 141107
(2010
).23.
H. S.
Moon
, H. Y.
Ryu
, S. H.
Lee
, and H. S.
Suh
, Opt. Express
19
, 15855
(2011
).24.
Y. J.
Kim
, Y.
Kim
, B. J.
Chun
, S.
Hyun
, and S. W.
Kim
, Opt. Express
17
, 10939
(2009
).25.
C.
Benko
, T. K.
Allison
, A.
Cingooz
, L. Q.
Hua
, F.
Labaye
, D. C.
Yost
, and J.
Ye
, Nat. Photonics
8
, 530
(2014
).26.
E.
Peters
, S. A.
Diddams
, P.
Fendel
, S.
Reinhardt
, T. W.
Hänsch
, and Th.
Udem
, Opt. Express
17
, 9183
(2009
).27.
F. M.
Mitschke
and L. F.
Mollenauer
, Opt. Lett.
11
, 659
(1986
).28.
Q. F.
Xu
, H.
Liu
, B. Q.
Lu
, Y. B.
Wang
, M. J.
Yin
, D. H.
Kong
, J.
Ren
, X.
Tian
, and H.
Chang
, Chin. Opt. Lett.
13
, 100201
(2015
).29.
J. S.
Lawrence
and D. M.
Kane
, Opt. Commun.
167
, 273
(1999
).30.
M.
Yamada
, J. Appl. Phys.
66
, 81
(1989
).31.
F.
Gao
, H.
Liu
, P.
Xu
, X.
Tian
, Y. B.
Wang
, J.
Ren
, H. B.
Wu
, and H.
Chang
, AIP Adv.
4
, 027118
(2014
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.