We demonstrate laser frequency stabilization to excited state transitions using cascade electromagnetically induced transparency. Using a room temperature Rb vapor cell as a reference, we stabilize a first diode laser to the D2 transition and a second laser to a transition from the intermediate 5P3/2 state to a highly excited state with principal quantum number n=1970. A combined laser linewidth of 280±50kHz over a 100μs time period is achieved. This method may be applied generally to any cascade system and allows laser stabilization to an atomic reference in the absence of a direct absorption signal.

1.
J. L.
Hall
,
Rev. Mod. Phys.
78
,
1279
(
2006
).
2.
B.
Cherón
,
H.
Gilles
,
J.
Hamel
,
D.
Morau
, and
H.
Sorel
,
J. Phys. III
4
,
401
(
1994
).
3.
K. L.
Corwin
,
Z. -T.
Lu
,
C. F.
Hand
,
R. J.
Epstein
, and
C. E.
Wieman
,
Appl. Opt.
37
,
3295
(
1998
).
4.
A.
Millett-Sikking
,
I. G.
Hughes
,
P.
Tierney
, and
S. L.
Cornish
,
J. Phys. B
40
,
187
(
2007
).
5.
M. L.
Harris
,
S. L.
Cornish
,
A.
Tripathi
, and
I. G.
Hughes
,
J. Phys. B
41
,
085401
(
2008
).
6.
T.
Petelski
,
M.
Fattori
,
G.
Lamporesi
,
J.
Stuhler
, and
G. M.
Tino
,
Eur. Phys. J. D
22
,
279
(
2003
).
7.
G.
Wasik
,
W.
Gawlik
,
J.
Zachorowski
, and
W.
Zawadzki
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
75
,
613
(
2002
).
8.
C. P.
Pearman
,
C. S.
Adams
,
S. G.
Cox
,
P. F.
Griffin
,
D. A.
Smith
, and
I. G.
Hughes
,
J. Phys. B
35
,
5141
(
2002
).
9.
N. P.
Robins
,
B. J. J.
Slagmolen
,
D. A.
Shaddock
,
J. D.
Close
, and
M. B.
Gray
,
Opt. Lett.
27
,
1905
(
2002
).
10.
G.
Jundt
,
G. T.
Purves
,
C. S.
Adams
, and
I. G.
Hughes
,
Eur. Phys. J. D
27
,
273
(
2003
).
11.
G. C.
Bjorklund
,
Opt. Lett.
5
,
15
(
1980
).
12.
13.
J.
Zhang
,
D.
Wei
,
C.
Xie
, and
K.
Peng
,
Opt. Express
11
,
1338
(
2003
).
14.
D. J.
McCarron
,
S. A.
King
, and
S. L.
Cornish
,
Meas. Sci. Technol.
19
,
105601
(
2008
).
15.
K. -J.
Boller
,
A.
Imamoğlu
, and
S. E.
Harris
,
Phys. Rev. Lett.
66
,
2593
(
1991
).
16.
M.
Fleischhauer
,
A.
Imamoğlu
, and
J. P.
Marangos
,
Rev. Mod. Phys.
77
,
633
(
2005
).
17.
S. C.
Bell
,
D. M.
Heywood
,
J. D.
White
,
J. D.
Close
, and
R. E.
Scholten
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
171120
(
2007
).
18.
D. V.
Sheludko
,
S. C.
Bell
,
R.
Anderson
,
C. S.
Hofmann
,
E. J. D.
Vredenbregt
, and
R. E.
Scholten
,
Phys. Rev. A
77
,
033401
(
2008
).
19.
P.
Bohlouli-Zanjani
,
K.
Afrousheh
, and
J. D. D.
Martin
,
Rev. Sci. Instrum.
77
,
093105
(
2006
).
20.
T. F.
Gallagher
,
Rydberg Atoms
(
Cambridge University Press
,
Cambridge, England
,
1994
).
21.
A. K.
Mohapatra
,
T. R.
Jackson
, and
C. S.
Adams
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
113003
(
2007
).
22.
M. G.
Bason
,
A. K.
Mohapatra
,
K. J.
Weatherill
, and
C. S.
Adams
,
Phys. Rev. A
77
,
032305
(
2008
).
23.
K. J.
Weatherill
,
J. D.
Pritchard
,
R. P.
Abel
,
M. G.
Bason
,
A. K.
Mohapatra
, and
C. S.
Adams
,
J. Phys. B
41
,
201002
(
2008
).
24.
A. K.
Mohapatra
,
M. G.
Bason
,
B.
Butscher
,
K. J.
Weatherill
, and
C. S.
Adams
,
Nat. Phys.
4
,
890
(
2008
).
25.
G. C.
Bjorklund
,
M. D.
Levenson
,
W.
Lenth
, and
C.
Ortiz
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
32
,
145
(
1983
).
26.
R. W. P.
Drever
,
J. L.
Hall
,
F. V.
Kowalski
,
J.
Hough
,
G. M.
Ford
,
A. J.
Munley
, and
H.
Ward
,
Appl. Phys. B: Photophys. Laser Chem.
31
,
97
(
1983
).
27.
A.
Pérez Galván
,
D.
Sheng
,
L. A.
Orozco
, and
Y.
Zhao
,
Can. J. Phys.
87
,
95
(
2009
).
You do not currently have access to this content.