Laser cooling and trapping of atomic strontium for ultracold atoms physics, high-precision spectroscopy and quantum sensors

Modern Physics Letters B

Volumn 20, Issue 21, 2006, Pages 1287-1320

  Sorrentino, F ^a   Ferrari, G ^a   Poli, N ^a   Drullinger, R ^a,b   Tino, G M ^a  

^a INFM   (Italy)

^b NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

Inertial sensors; Laser cooling; Matterwave interferometry; Optical metrology; Quantum degenerate gases; Quantum sensors; Ultracold atomic physics; Ultrastable lasers

Indexed keywords

EID: 33749436272     PISSN: 02179849     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1142/S0217984906011682     Document Type: Article

References (110)

1. H. Katori, T. Ido, Y. Isoya, and M. Kuwata-Gonokami, Phys. Rev. Lett. 82 (1999) 1116.
2. G. Ferrari, N. Poli, R. E. Drullinger, F. Sorrentino and G. Tino, Phys. Rev. A 73 (2006) 023408.
3. T. Mukaiyama, H. Katori, T. Ido, Y. Li and M. Kuwata-Gonokami, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 113002.
4. X. Xu, T. H. Loftus, J. W. Dunn, C. H. Greene, J. L. Hall, A. Gallagher and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 193002.
5. T. H. Loftus, T. Ido, A. D. Ludlow, M. M. Boyd and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 073003.
6. H. Katori, T. Ido, Y. Isoya and M. Kuwata-Gonokami, in Atomic Physics, Vol. 17, eds. E. Arimondo, P. De Natale and M. Inguscio (AIP, New York, 2001), p. 382.
7. M. Takamoto and H. Katori, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 223001.
8. I. Courtillot, A. Quessada, R. P. Kovacich, A. Brusch, D. Kolker, J.-J. Zondy, G. D. Rovera and P. Lemonde, Phys. Rev. A 68 (2003) 030501(R).
9. G. Ferrari, P. Cancio, R. Drullinger, G. Giusfredi, N. Poli, M. Prevedelli, C. Toninelli and G. M. Tino, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 243002.
10. T. Ido, T. H. Loftus, M. M. Boyd, A. D. Ludlow, K. W. Holman and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 153001.
11. Y. Bidel, B. Klappauf, J. C. Bernard, D. Delande, G. Labeyrie, C. Miniatura, D. Wilkowski and R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 88 (2002) 203902.
12. A. Derevianko, S. G. Porsev, S. Kotochigova, E. Tiesinga and P. S. Julienne, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 063002.
13. E. L. Raab, M. Prentiss, A. Cable, S. Chu and D. Pritchard, Phys. Rev. Lett. 59 (1987) 2631.
14. T. Kurosu and F. Shimizu, Jpn. J. Appl. Phys. 29 (1990) L2127.
15. T. Chaneliére, D. Wilkowski, Y. Bidel, R. Kaiser and C. Miniatura, Phys. Rev. E 70 (2004) 036602.
16. G. Ferrari, N. Poli, F. Sorrentino and G. Tino, Phys. Rev. Lett. 97 (2006) 060402.
17. H. Katori, T. Ido and M. K. Gonokami, J. Phys. Soc. Jpn. 68 (1999) 2479.
18. T. Ido, Y. Isoya and H. Katori, Phys. Rev. A 61 (2000) 061403.
19. M. Takamoto, F.-L. Hong, R. Higashi and H. Katori, Nature 435 (2005) 321.
20. T. Kishimoto, H. Hachisu, J. Fujiki, K. Nagato, M. Yasuda and H. Katori, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 123001.
21. P. Lemonde and P. Wolf, Phys. Rev. A 72 (2005) 033409.
22. R. Le Targat, X. Baillard, M. Fouché, A. Brusch, O. Tcherbakoff, G. D. Rovera and P. Lemonde (2006), arXiv:physics/0605200.
23. S. B. Nagel, P. G. Mickelson, A. D. Saenz, Y. N. Martinez, Y. C. Chen, T. C. Killian, P. Pellegrini and R., Côté, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 083004.
24. P. G. Mickelson, Y. N. Martinez, A. D. Saenz, S. B. Nagel, Y. C. Chen, T. C. Killian, P. Pellegrini and R., Côté, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 223002.
25. T. Chaneliére, J.-L. Meunier, R. Kaiser, C. Miniatura and D. Wilkowski (2004), arXiv:physics/0412119v1.
26. A. Corney, Atomic and Laser Spectroscopy (Clarendon Press, Oxford, New York, 1977).
27. J. Grünert and A. Hemmerich, Phys. Rev. A 65 (2002) 041401.
28. C. W. Oates, F. Bondu and L. Hollberg, Eur. Phys. J. D 7 (1999) 449.
29. J. V. Prodan, W. D. Phillips and H. Metcalf, Phys. Rev. Lett. 49 (1982) 1149.
30. F. Shimizu, K. Shimizu and H. Takuma, Chem. Phys. 145 (1990) 327.
31. E. Rasel, F. Pereira Dos Santos, F. S. Pavone, F. Perales, C. S. Unnikrishnan and M. Leduc, Eur. Phys. J. D 7 (1999) 311.
32. T. P. Dinnen, K. R. Vogel, E. Arimondo, J. L. Hall and A. Gallagher, Phys. Rev. A 59 (1999) 1216.
33. T. Mukaiyama, H. Katori, T. Ido, Y. Li and M. Kuwata-Gonokami, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 113002.
34. T. Binnewies, G. Wilpers, U. Sterr, F. Rihele, J. Helmke, T. E. Mehlstäubler, E. M. Rasel and W. Ertmer, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 123002.
35. M. S. Santos, P. Nussenzveig, L. G. Marcassa, K. Helmerson, J. Flemming, S. C. Zilio and V. S. Bagnato, Phys. Rev. A 52 (1995) R4340.
36. M. Murdrich, S. Kraft, K. Singer, R. Grimm, A. Mosk and M. Weidemüller, Phys. Rev. Lett. 88 (2002) 253001.
37. R. J. W. Stas, J. M. McNamara, W. Hogervorst and W. Vassen, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 053001.
38. T. Loftus, J. R. Bochinski and T. W. Mossberg, Phys. Rev. A 63 (2001) 053401.
39. K. Honda, Y. Takasu, T. Kuwamoto, M. Kumakura, Y. Takahashi and T. Yabuzaki, Phys. Rev. A 66 (2002) 021401 (R).
40. M.-O. Mewes, G. Ferrari, F. Schreck, A. Sinatra and C. Salomon, Phys. Rev. A 61 (1999) 011403(R).
41. F. Schreck, G. Ferrari, K. L. Corwin, J. Cubizolles, L. Khaykovich, M.-O. Mewes and C. Salomon, Phys. Rev. A 64 (2001) 011402.
42. F. Schreck, L. Khaykovich, K. L. Corwin, G. Ferrari, T. Bourdel, J. Cubizolles and C. Salomon, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 080403.
43. W. Suptitz, G. Wokurka, F. Strauch, P. Kohns and W. Ertmer, Opt. Lett. 19 (1994) 1571.
44. J. Stuhler, P. O. Schmidt, S. Hensler, J. Werner, J. Mlynek and T. Pfau, Phys. Rev. A 64 (2001) 031405(R).
45. S. B. Nagel, C. E. Simien, S. Laha, P. Gupta, V. S. Ashoka and T. C. Killian, Phys. Rev. A 67 (2003) 011401(R).
46. N. Poli, R. E. Drullinger, G. Ferrari, J. Léonard, F. Sorrentino and G. Tino, Phys. Rev. A 71 (2005) 061403(R).
47. R. Grimm, M. Weidemüller and Y. B. Ovchinnikov, Adv. At. Mol. Opt. Phys. 42 (2000) 95.
48. R. H. Dicke, Phys. Rev. 89 (1953) 472.
49. T. Ido and H. Katori, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 053001.
50. P. O. Fedichev, M. W. Reynolds and G. V. Shlyapnikov, Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 2921.
51. G. Delannoy, S. G. Murdoch, V. Boyer, V. Jossel, P. Bouyer and A. Aspect, Phys. Rev. A 63 (2001) 051602(R).
52. M. Yamashita and T. Mukai, Phys. Rev. A 68 (2003) 063601.
53. Tc. R. Monroe, E. A. Cornell, C. A. Sackett, C. J. Myatt and C. E. Wieman, Phys. Rev. Lett. 70 (1993) 414.
54. M. Arndt, M. Ben Dahan, D. Guéry-Odelin, M. W. Reynolds and J. Dalibard, Phys. Rev. Lett. 79 (1997) 625.
55. S. A. Hopkins, S. Webster, J. Arlt, P. Bance, S. Cornish, O. Marago and C. J. Foot, Phys. Rev. A 61 (2000) 032707-1.
56. P. O. Schmidt, S. Hensler, J. Werner, A. Griesmaier, A. Görlitz, T. Pfau and A. Simoni, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 193201.
57. S. D. Gensemer and D. S. Jin, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 173201.
58. D. Guéry-Odelin, F. Zabelli, J. Dalibard and S. Stringari, Phys. Rev. A 60 (1999) 4851.
59. G. M. Kavoulakis, C. J. Pethick and H. Smith, Phys. Rev. A 61 (2000) 053603.
60. M. Yasuda, T. Kishimoto, M. Takamoto and H. Katori, Phys. Rev. A 73 (2006) 011403(R).
61. J. Goldwin, S. Inouye, M. L. Olsen, B. Newman, B. D. DePaola and D. S. Jin, Phys. Rev. A 70 (2004) 021601.
62. G. Ferrari, M. Inguscio, W. Jastrzebski, G. Modugno, G. Roati and A. Simoni, Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 053202.
63. A. Mosk, S. Kraft, M. Murdrich, K. Singer, W. Wohlleben, R. Grimm and M. Weidemüller, Appl. Phys. B 73 (2004) 791.
64. G. Delannoy, S. G. Murdoch, V. Boyer, V. Josse, P. Bouyer and A. Aspect, Phys. Rev A 63 (2001) 051602(R).
65. E. A. Burt, R. W. Christ, C. J. Myatt, M. J. Holland, E. A. Cornell and C. E. Wieman, Phys. Rev. Lett. 79 (1997) 337.
66. H. F. Hess, Phys. Rev. B 34 (1986) (R)3476.
67. Y. Takasu, K. Maki, K. Komori, T. Takano, K. Honda, M. Kumakura, T. Yabuzaki and Y. Takahashi, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 040404.
68. T. Weber, J. Herbig, M. Mark, H.-C. Naegerl and R. Grimm, Science 299 (2002) 232.
69. T. Kinoshita, T. Wenger and D. S. Weiss, Phys. Rev. A 71 (2005) 011602(R).
70. A. Peters, K. Y. Chung and S. Chu, Nature 400 (1999) 849.
71. T. L. Gustavson, A. Landragin and M. A. Kasevich, Class. Quantum Grav. 17 (2000) 2385.
72. A. Wicht, J. M. Hensley, E. Sarajlic and S. Chu, Physica Scripta 102 (2002) 82.
73. P. Gladé, E. de Mirandes, M. Cadoret, S. Guellati-Khélifa, C. Schwob, F. Nez, L. Julien and F. Biraben, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 033001.
74. J. Stuhler, M. Fattori, T. Petelski and G. M. Tino, J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 5 (2003) S75.
75. S. Fray, C. A. Diez, T. W. Hänsch and M. Weitz, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 240404.
76. M. Antezza, L. P. Pitaevskii and S. Stringari, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 113202.
77. J. C. Long, H. W. Chan, A. B. Churnside, E. A. Gulbis, M. C. M. Varney and J. C. Price, Nature 421 (2003).
78. S. Dimopoulos and A. A. Geraci, Phys. Rev. D 68 (2003) 124021.
79. S. J. Samullin, A. A. Geraci, D. M. Weld, J. Chiaverini, S. Holmes and A. Kapitulnik, Phys. Rev. D 72 (2005) 122001.
80. I. Bloch, Nature Physics 1 (2005) 23.
81. F. Bloch, Z. Phys. 52, 555 (1929).
82. M. Raizen, C. Salomon and Q. Niu, Physics Today 50(7) (1997) 30.
83. B. P. Anderson and M. A. Kasevich, Science 282 (1998) 1686.
84. G. Roati, E. de Mirandes, F. Ferlaino, H. Ott, G. Modugno and M. Inguscio, Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 230402.
85. Th. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth and T. W. Hänsch, Opt. Lett. 24 (1999) 881.
86. 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 (2000) 5102.
87. Th. Udem, R. Holzwarth and T. W. Hänsch, Nature (London) 416 (2002) 233.
88. T. Udem, S. A. Diddams, K. R. Vogel, C. W. Oates, E. A. Curtis, W. D. Lee, W. M. Itano, R. E. Drullinger, J. C. Bergquist and L. Hollberg, Phys. Rev. Lett. 86 (2001) 4996 and references therein.
89. P. Gill, Metrologia 42 (2005) S125.
90. H. Katori, M. Takamoto, V. G. Pal'chikov and V. D. Ovsiannikov, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 173005.
91. J. L. Hall, M. Zhu and P. Buch, J. Opt. Soc. Am. B 6 (1989) 2194.
92. G. M. Tino, M. Barsanti, M. de Angelis, L. Gianfrani and M. Inguscio, Appl. Phys. B 55 (1992) 397.
93. A. Ludlow, M. M. Boyd, T. Zelevinsky, S. M Foreman, S. Blatt, M. Notcutt, T. Ido and J. Ye, arXiviphysics/0508041 (2005).
94. C. W. Hoyt, Z. W. Barber, C. W. Oates, T. M. Fortier, S. A. Diddams and L. Hollberg (2005), arXiv:physics/0503240.
95. R. Santra, E. Arimondo, T. Ido, C. H. Greene and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 173002.
96. T. Hong, C. Cramer, E. Cook, W. Naugourney and E. N. Fortson, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 050801.
97. A. V. Taichenachev, V. I. Yudin, C. W. Oates, C. W. Hoyt, Z. W. Barber and L. Hollberg, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 083001.
98. Z. W. Barber, C. W. Hoyt, C. W. Oates, L. Hollberg, A. V. Taichenachev and V. I. Yudin, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 083002.
99. S. T. Cundiff, J. Ye and J. L. Hall, Rev. Sci. Instr. 72 (2001) 3749.
100. F. Buchinger, R. Corriveau, E. B. Ramsay, D. Berdichevsky and D. W. L. Sprung, Phys. Rev. C 32 (1985) 2058.
101. I. Courtillot, A. Quessada, R. P. Kovacich, J. J. Zondy, A. Landragin, A. Clairon and P. Lemonde, Opt. Lett. 28 (2003) 468.
102. A. Noble and M. Kasevich, Rev. Sci. Instr. 65 (1994) 3042.
103. C. E. Wieman and L. Hollberg, Rev. Sci. Instr. 62 (1991) 1.
104. B. Couillaud and T. W. Hänsen, Opt. Comm. 35 (1981) 441.
105. R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley and H. Ward, App. Phys B 31 (1983) 97.
106. G. Ferrari, T. Brzozowski, R. E. Drullinger, N. Poli, M. Prevedelli, C. Toninelli and G. M. Tino, Proc. SPIE 5478 (2004) 5.3.
107. N. Poli, G. Ferrari, M. Prevedelli, F. Sorrentino, R. E. Drullinger and G. M. Tino, Spectrochim. Acta Part A 63 (2006) 981.
108. B. C. Young, F. C. Cruz, W. M. Itano and J. C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 82 (1999) 3799.
109. J. A. Neuman, P. Wang and A. Gallagher, Rev. Sci. Instrum. 66 (1995) 3021.
110. G. Modugno, G. Ferrari, G. Roati, R. J. Brecha, A. Simoni and M. Inguscio, Science 294 (2001) 1320.