We present a simple scheme that enables us to automatically relock optical phase locking. Our servo system consists of an analog loop filter for the fast feedback control of a high-speed controllable actuator and a digital circuit for the slow control of another actuator with a broad dynamic range. The digital circuit detects an out-of-lock status and relocks the phase locking using a signal generated by an electrical delay line. We demonstrate to relock the phase locking of a fiber-based frequency comb to a Nd:YAG laser at 1064 nm and that of an external cavity diode laser at 1156 nm to the fiber comb. The relocking scheme is attractive for various applications that employ phase locking and is especially useful for the unattended operation of optical clocks.

1.
Th.
Udem
,
R.
Holzwarth
, and
T. W.
Hänsch
,
Nature
416
,
233
237
(
2002
).
2.
F.-L.
Hong
,
Meas. Sci. Technol.
28
,
012002
(
2017
).
3.
D.
Höckel
,
M.
Scholz
, and
O.
Benson
,
Appl. Phys. B
94
,
429
435
(
2009
).
4.
Z.
Xu
,
X.
Zhang
,
K.
Huang
, and
X.
Lu
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
093104
(
2012
).
5.
L.
Cacciapuoti
,
M.
de Angelis
,
M.
Fattori
,
G.
Lamporesi
,
T.
Petelski
,
M.
Prevedelli
,
J.
Stuhler
, and
G. M.
Tino
,
Rev. Sci. Instrum.
76
,
053111
(
2005
).
6.
W.-Y.
Cheng
,
T.-J.
Chen
,
C.-W.
Lin
,
B.-W.
Chen
,
Y.-P.
Yang
, and
H. Y.
Hsu
,
Opt. Express
25
,
2752
2762
(
2017
).
7.
J.
Helmcke
,
S. A.
Lee
, and
J. L.
Hall
,
Appl. Opt.
21
,
1686
1694
(
1982
).
8.
S. K.
Lee
,
B. W.
Han
, and
D.
Cho
,
Rev. Sci. Instrum.
76
,
026101
(
2005
).
9.
K.
Huang
,
H.
Le Jeannic
,
J.
Ruaudel
,
O.
Morin
, and
J.
Laurat
,
Rev. Sci. Instrum.
85
,
123112
(
2014
).
10.
D. R.
Leibrandt
and
J.
Heidecker
,
Rev. Sci. Instrum.
86
,
123115
(
2015
).
11.
M.
Yasuda
,
H.
Inaba
,
T.
Kohno
,
T.
Tanabe
,
Y.
Nakajima
,
K.
Hosaka
,
D.
Akamatsu
,
A.
Onae
,
T.
Suzuyama
,
M.
Amemiya
, and
F.-L.
Hong
,
Appl. Phys. Express
5
,
102401
(
2012
).
12.
T.
Kobayashi
,
D.
Akamatsu
,
Y.
Hisai
,
T.
Tanabe
,
H.
Inaba
,
T.
Suzuyama
,
F.-L.
Hong
,
K.
Hosaka
, and
M.
Yasuda
,
IEEE Trans. Ultrason., Ferroelectr., Freq. Control
65
,
2449
(
2018
).
13.
U.
Schünemann
,
H.
Engler
,
R.
Grimm
,
M.
Weidemüller
, and
M.
Zielonkowski
,
Rev. Sci. Instrum.
70
,
242
243
(
1999
).
14.
K.
Komori
,
Y.
Takasu
,
M.
Kumakura
,
Y.
Takahashi
, and
T.
Yabuzaki
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
42
,
5059
5062
(
2003
).
15.
Y.
Hisai
,
K.
Ikeda
,
H.
Sakagami
,
T.
Horikiri
,
T.
Kobayashi
,
K.
Yoshii
, and
F.-L.
Hong
,
Appl. Opt.
57
,
5628
5634
(
2018
).
16.
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
7896
(
2013
).
17.
D.
Akamatsu
,
Y.
Nakajima
,
H.
Inaba
,
K.
Hosaka
,
M.
Yasuda
,
A.
Onae
, and
F.-L.
Hong
,
Opt. Express
20
,
16010
16016
(
2012
).
18.
T.
Kobayashi
,
D.
Akamatsu
,
K.
Hosaka
,
H.
Inaba
,
S.
Okubo
,
T.
Tanabe
,
M.
Yasuda
,
A.
Onae
, and
F.-L.
Hong
,
J. Opt. Soc. Am. B
33
,
725
(
2016
).
19.
H.
Inaba
,
Y.
Daimon
,
F.-L.
Hong
,
A.
Onae
,
K.
Minoshima
,
T. R.
Schibli
,
H.
Matsumoto
,
M.
Hirano
,
T.
Okuno
,
M.
Onishi
, and
M.
Nakazawa
,
Opt. Express
14
,
5223
5231
(
2006
).
20.
Y.
Nakajima
,
H.
Inaba
,
K.
Hosaka
,
K.
Minoshima
,
A.
Onae
,
M.
Yasuda
,
T.
Kohno
,
S.
Kawato
,
T.
Kobayashi
,
T.
Katsuyama
, and
F.-L.
Hong
,
Opt. Express
18
,
1667
1676
(
2010
).
21.
K.
Iwakuni
,
H.
Inaba
,
Y.
Nakajima
,
T.
Kobayashi
,
K.
Hosaka
,
A.
Onae
, and
F.-L.
Hong
,
Opt. Express
20
,
13769
13776
(
2012
).
22.
N. B.
Jørgensen
,
D.
Birkmose
,
K.
Trelborg
,
L.
Wacker
,
N.
Winter
,
A. J.
Hilliard
,
M. G.
Bason
, and
J. J.
Arlt
,
Rev. Sci. Instrum.
87
,
073106
(
2016
).
23.
G.
Ritt
,
G.
Cennini
,
C.
Geckeler
, and
M.
Weitz
,
Appl. Phys. B
79
,
363
365
(
2004
).
24.
N.
Strauß
,
I.
Ernsting
,
A.
Wicht
,
P.
Huke
, and
R. H.
Rinkleff
,
Appl. Phys. B
88
,
21
28
(
2007
).
25.
T.
Stace
,
A. N.
Luiten
, and
R. P.
Kovacich
,
Meas. Sci. Technol.
9
,
1635
1637
(
1998
).
26.
J. J.
McFerran
,
Opt. Lett.
43
,
1475
1478
(
2018
).
27.
F.
Riehle
,
P.
Gill
,
F.
Arias
, and
L.
Robertsson
,
Metrologia
55
,
188
200
(
2017
).
28.
J.
Lodewyck
,
S.
Bilicki
,
E.
Bookjans
,
J.-L.
Robyr
,
C.
Shi
,
G.
Vallet
,
R. L.
Targat
,
D.
Nicolodi
,
Y.
Coq
,
J.
Guéna
,
M.
Abgrall
,
P.
Rosenbusch
, and
S.
Bize
,
Metrologia
53
,
1123
1130
(
2016
).
29.
D.
Akamatsu
,
H.
Inaba
,
K.
Hosaka
,
M.
Yasuda
,
A.
Onae
,
T.
Suzuyama
,
M.
Amemiya
, and
F.-L.
Hong
,
Appl. Phys. Express
7
,
012401
(
2014
).
You do not currently have access to this content.