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Molecular iodine at 508 nm: hyperfine spectroscopy and operating regimes for optical frequency references

Weller, Markus und Rostan, K. und Friedrich, Alexander und Wüst, Jan Martin und Oswald, Markus und Kuschewski, Frederik und Schuldt, Thilo und Braxmaier, Claus (2026) Molecular iodine at 508 nm: hyperfine spectroscopy and operating regimes for optical frequency references. Optics Express, 34 (17), Seiten 31567-31584. Optical Society of America. doi: 10.1364/OE.605121. ISSN 1094-4087.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1364/OE.605121

Kurzfassung

We investigated molecular iodine transitions near 508 nm as candidates for compact optical frequency references based on modulation transfer spectroscopy. Focusing on the R(41) 51-0 transition at 508.028 nm, we resolved and frequency-calibrated all 21 hyperfine components and determined their linewidths (Γ), signal-to-noise ratios (SNR), and figures of merit (SNR/Γ). We identified three particularly favorable components for laser frequency stabilization, a1, a2, and a3, which provide strong error signals suitable for robust locking. For these components, we systematically studied the dependence of linewidth, SNR, and SNR/Γ on iodine vapor pressure, pump and probe power densities, and modulation index. From the combined measurements we identified practical operating regimes that provide a robust compromise between signal contrast and narrow linewidth. From the measured linewidth and SNR, we estimate a short-term fractional frequency instability of 2.9 × 10-14 at 1 s. The resulting data set and working-point guidelines provide a quantitative basis for designing and optimizing iodine-stabilized frequency references at 508 nm and may serve as a useful starting point for neighboring transitions in this spectral region, supporting future metrology and space optical clock applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227757/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Molecular iodine at 508 nm: hyperfine spectroscopy and operating regimes for optical frequency references
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Weller, Markusmarkus.weller (at) uni-ulm.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rostan, K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Alexanderalexander.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wüst, Jan MartinJan.Wuest (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oswald, Markusmarkus.oswald (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuschewski, FrederikFrederik.Kuschewski (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schuldt, ThiloThilo.Schuldt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braxmaier, Clausclaus.braxmaier (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2026
Erschienen in:Optics Express
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:34
DOI:10.1364/OE.605121
Seitenbereich:Seiten 31567-31584
Verlag:Optical Society of America
ISSN:1094-4087
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Joduhr, Spektroskopie, Frequenzreferenz
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt COMPASSO
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien
Hinterlegt von: Hascher, Andrea
Hinterlegt am:25 Okt 2026 20:20
Letzte Änderung:25 Okt 2026 20:20

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