理学部 物理学科 量子エレクトロニクス教室
Quantum Electronics Laboratory
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■ 概要
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量子エレクトロニクスは原子，分子，イオン等と電磁波との相互作用を利用するエレクトロニクスで，レーザーを中心に非常に広範囲の分野が含まれている。当教室では「レーザーによる分光計測とその応用」に重点を置いて研究を進めている。
現在の主要な研究課題は下記の通りである。
1．高分解能原子線半導体レーザー分光
本研究室は，現在，高分解能原子線半導体レーザー分光装置を開発し，高分解能レーザー核分光を行っている。今年度は，磁場をかけ，Li原子のゼーマン効果の研究を実施した。Li原子の超微細構造が狭く，スペクトルの帰属が困難であった。そのため，円偏光を用いてゼーマンスペクトルを選択的に観測し、スペクトルの帰属を行った。観測したスペクトルから，2s 2S1/2及び2p 2P1/2エネルギー準位のg因子を導いた。
2．アルカリ金属原子のシュタルク効果の研究
これまでに、高分解能レーザー分光法により単電子系のアルカリ原子のシュタルク効果の研究をしてきた。今年度は，安定な電場を印加し、２電子系のBa原子の分光測定を行った。実験装置を改良し、外部電場を印加した時とゼロ電場の時のシュタルクスペクトルを同時に観測した。シュタルクシフトの電場依存性を詳しく測定し，Baの6s 1S0 ― 6s6p 3P1遷移におけるスカラー分極率を高精度で決定した。さらに、Ba原子準位を用いてその結果を考察した。
3．質量分離共鳴イオン化分光
本研究室の主な研究課題として，共鳴イオン化分光法によりMoやFe原子の同位体を分離し，同位体シフトや原子の励起状態の寿命を測定している。２波長や３波長のレーザー光を用いて原子を２段階や３段階で励起し共鳴イオン化により生成されたイオンをセラトロン検出器で検出した。レーザー光の発振線幅や遅延時間、レーザー強度を変化し，励起準位の寿命を測定して，角運動量Ｊの依存性を調べた。
4．リモートセンシングの研究
本研究室は，レーザーレーダーを用いたリモートセンシングの研究を実施している。今年度は雲やエアロゾルなどの大気の測定に重要な基礎的研究を行った。水槽にクリープで濁らせた疑似雲を作り，それにHe-Neレーザー光を照射してその後方散乱光を偏光板により観測した。２次と３次の散乱光の模様が観測でき，視程との関連性を詳細に調べた。さらに、雲とエアロゾルの濃度の測定への応用を検討した。
5．レーザーマイクロビームの開発研究
本研究室は，現在，ガラスキャピラリーを用いたレーザーマイクロビーム生成の研究を行っている。いろいろな出口径のガラスキャピラリーを作製し，レーザー光を通過させ，透過強度を測定することによって，ガラスキャピラリーにおけるレーザー光の伝搬を調べた。また，平面ミラーを用いて，２次元に捉え角度をつけてレーザー光の透過パタンや透過強度を測定し，ガラスキャピラリーの外壁蒸着に向けた基礎的な研究を行った。
6. 物理基礎実験の改良及び測定精度の検討
近年，学生が実際の実験で取ったデータを大量に収集し、物理基礎実験における測定精度の検討や実験装置、測定方法の改良を行っている。今年度は，ヤング率の実験に絞って約300 個の学生実験データを収集し，解析をした。試料棒の厚さや幅、中点降下など全ての測定項目について測定値のばらつきや誤差を計算し、測定値の分布も求め、それらの結果を考察した。
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■ Keywords
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レーザー分光, 超微細構造, 同位体シフト, シュタルク効果, 共鳴イオン化, 質量分離, リモートセンシング, ガラスキャピラリー
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■ 教授・准教授・講師の公的役職
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1.
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金 衛国
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：核融合科学研究所共同研究員, 東京大学原子核科学研究センター共同研究員
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■ 当該年度研究業績数一覧表
| 研究者名 |
刊行論文 |
著書 |
その他 |
学会発表 |
その他
発表 |
| 和文 | 英文 |
和文 | 英文 |
国内 | 国際 |
筆
頭 | 共
著 | 筆
頭 | 共
著 |
筆
頭 | 共
著 | 筆
頭 | 共
著 |
筆
頭 | 共
著 |
演
者 | 共
演 | 演
者 | 共
演 |
演
者 | 共
演 |
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金 衛国
准教授
理学博士
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| | 2 | 1 |
| | | |
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4
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箕輪 達哉
准教授
理学博士
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| | | 3 |
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2
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| 計 |
0 | ／ | 2 | ／ |
0 | ／ | 0 | ／ |
0 | ／ |
0
(0) | ／ |
0
(0) | ／ |
0
(0) | ／ |
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| 研究者名 |
刊行論文 |
著書 |
その他 |
学会発表 |
その他
発表 |
和
文 | 英
文 |
和
文 | 英
文 |
国
内 | 国
際 |
筆
頭 | 筆
頭
| 筆
頭 | 筆
頭
| 筆
頭 |
演
者 | 演
者
| 演
者 |
|
金 衛国
准教授
理学博士
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| 2 |
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箕輪 達哉
准教授
理学博士
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| |
| |
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|
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| 計 |
0 | 2 |
0 | 0 |
0 |
0
(0) |
0
(0) |
0
(0) |
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( )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
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( )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
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■ 刊行論文
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1.
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中嶋善晶,稲場肇,保坂一元,河野託也,安田正美,美濃島薫,小林喬郎,川戸栄,勝山俊夫,HONG Feng‐Lei：
光周波数コムを用いた狭線幅レーザの周波数変換(2).
応用物理学会学術講演会講演予稿集
70th
(3)
：996
, 2009
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2.
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高畑 圭輔,小林 拓実,佐々田 博之,中嶋 善晶,稲場 肇,洪 鋒雷：
29pSD-2 ファイバーコムによるメタン飽和吸収線の周波数測定(29pSD 量子エレクトロニクス(冷却分子・光周波数標準),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)).
日本物理学会講演概要集
64
(0)
：
, 2009
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3.
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河野 託也,安田 正美,保坂 一元,稲場 肇,中嶋 善晶,洪 鋒雷：
28aZF-9 ^<171>Yb原子を用いた1次元光格子時計の絶対周波数計測(量子エレクトロニクス(周波数標準・高分解分光),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理).
日本物理学会講演概要集
64
(0)
：
, 2009
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4.
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保坂 一元,安田 正美,河野 託也,稲場 肇,中嶋 善晶,洪 鋒雷：
28aZF-8 Yb光格子時計用狭線幅レーザー光源の開発(量子エレクトロニクス(周波数標準・高分解分光),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理).
日本物理学会講演概要集
64
(0)
：
, 2009
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5.
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Hisanari Takahashi,Yoshiaki Nakajima,Hajime Inaba,Kaoru Minoshima：
Ultra-Broad Absolute-Frequency Tunable Light Source Locked to a Fiber-Based Frequency Comb.
2009 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS AND QUANTUM ELECTRONICS AND LASER SCIENCE CONFERENCE (CLEO/QELS 2009), VOLS 1-5
：1465
-1466
, 2009
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6.
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Yoshiaki Nakajima,Hajime Inaba,Kazumoto Hosaka,Atsushi Ihara,Ken-ichi Watabe,Atsushi Onae,Kaoru Minoshima,Sakae Kawato,Takao Kobayashi,Toshio Katsuyama,Feng-Lei Hong：
A low-noise, octave-spanning optical frequency comb generated by a mode-locked fiber laser with an intracavity electro-optic modulator.
2009 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS AND QUANTUM ELECTRONICSAND LASER SCIENCE CONFERENCE (CLEO/QELS 2009), VOLS 1-5
：584
-+
, 2009
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7.
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Kazumoto Hosaka,Masami Yasuda,Hajime Inaba,Takuya Kohno,Yoshiaki Nakajima,Atsushi Onae,Feng-Lei Hong：
Development of an Ultra-Narrow-Linewidth Laser for Interrogating the S-1(0)-P-3(0) Clock Transition in Yb atoms.
2009 JOINT MEETINGOF THE EUROPEAN FREQUENCY AND TIME FORUM AND THE IEEE INTERNATIONAL FREQUENCY CONTROL SYMPOSIUM, VOLS 1 AND 2
2
：747
-+
, 2009
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8.
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Takuya Kohno,Masami Yasuda,Kazumoto Hosaka,Hajime Inaba,Yoshiaki Nakajima,Feng-Lei Hong：
One-Dimensional Optical Lattice Clock with a Fermionic Yb-171 Isotope.
APPLIED PHYSICS EXPRESS
2
(7)
：072501
, 2009
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9.
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Hajime Inaba,Yoshiaki Nakajima,Feng-Lei Hong,Kaoru Minoshima,Jun Ishikawa,Atsushi Onae,Hirokazu Matsumoto,Michael Wouters,Bruce Warrington,Nicholas Brown：
Frequency Measurement Capability of a Fiber-Based Frequency Comb at 633 nm.
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT
58
(4)
：1234
-1240
, 2009
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10.
|
Kazumoto Hosaka,Hajime Inaba,Yoshiaki Nakajima,Masami Yasuda,Takuya Kohno,Atsushi Onae,Feng-Lei Hong：
Evaluation of the Clock Laser for an Yb Lattice Clock Using an Optical Fiber Comb.
IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS FERROELECTRICS AND FREQUENCY CONTROL
57
(3)
：606
-612
, 2010
|
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11.
|
Yoshiaki Nakajima,Hajime Inaba,Kazumoto Hosaka,Kaoru Minoshima,Atsushi Onae,Masami Yasuda,Takuya Kohno,Sakae Kawato,Takao Kobayashi,Toshio Katsuyama,Feng-Lei Hong：
A multi-branch, fiber-based frequency comb with millihertz-level relative linewidths using an intra-cavity electro-optic modulator.
OPTICS EXPRESS
18
(2)
：1667
-1676
, 2010
|
|
12.
|
Keisuke Takahata,Takumi Kobayashi,Hiroyuki Sasada,Yoshiaki Nakajima,Hajime Inaba,Feng-Lei Hong：
Absolute frequency measurement of sub-Doppler molecular lines using a 3.4-mu m difference-frequency-generation spectrometer and a fiber-based frequency comb.
PHYSICAL REVIEW A
80
(3)
：032518
, 2009
|
|
13.
|
Masami Yasuda,Takuya Kohno,Kazumoto Hosaka,Hajime Inaba,Yoshiaki Nakajima,Atsushi Onae,Hidetoshi Katori,Feng-Lei Hong：
Development of an Yb optical lattice clock using a fermionic isotope.
Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering
7431
：
, 2009
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原著
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1.
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Kawamura M, Jin WG, Takahashi N, Minowa T：
Stark Effect of the Rubidium D2 Line Studied by High-Resolution Laser Spectroscopy.
Journal Of The Physical Society Of Japan
78
(12)
：124301-5
, 2009
|
|
2.
|
Jin WG, Nemoto Y, Minowa T：
J Dependence of Isotope Shifts at High-Lying Levels of Gd I.
Journal Of The Physical Society Of Japan
78
(5)
：055001-2
, 2009
|
|
3.
|
Jin WG, Nemoto Y, Minowa T：
Hyperfine Structure and Isotope Shift in Ti I by UV Laser Spectroscopy.
Journal Of The Physical Society Of Japan
78
(9)
：094301-5
, 2009
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■ 学会発表
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国内学会
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1.
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川村将行，高橋伸行，清宮和夫，中島学，平山晃，金衛国，箕輪達哉：
高分解能レーザー分光によるBa原子のシュタルクシフトの測定.
日本物理学会第65回年次大会,
岡山,
2010/03
|
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2.
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平口学，金衛国，大嶋洋，斉藤善雄，桂川秀嗣：
学生の測定データからヤング率測定実験の問題点を探る試み.
日本物理学会第65回年次大会,
岡山,
2010/03
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3.
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関口達也，大熊雄太，小野貴也，金衛国，箕輪達哉，池田時浩：
ガラスキャピラリーにおけるレーザー光の伝搬.
日本物理学会2009年秋季大会,
熊本,
2009/09
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4.
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平口学，金衛国，大嶋洋，斉藤善雄，桂川秀嗣：
学生の得たデータを用いたヤング率測定実験における誤差の検討.
日本物理学会2009年秋季大会,
熊本,
2009/09
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その他
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1.
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稲場肇,中嶋善晶,洪鋒雷,美濃島薫,大苗敦：
分極反転デバイスを用いた超高精度光周波数計測.
応用物理学会,第56回応用物理学関係連合講演会,
2009
|
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2.
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中嶋善晶,稲場肇,保坂一元,井原敦之,安田正美,河野託也,大苗敦,美濃島薫,勝山俊夫,川戸栄,小林喬郎,洪鋒雷：
EOM組み込み型モード同期ファイバレーザによる広帯域光コムの狭線幅化.
応用物理学会,第56回応用物理学関係連合講演会,
2009
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3.
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高橋永斉,中嶋善晶,稲場肇,美濃島薫：
ファイバ・コムに同期した超広帯域絶対周波数リニアスキャン光源.
応用物理学会,第69回応用物理学会学術講演会,
2009
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|
4.
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稲場肇,中嶋善晶,保坂一元,美濃島薫,河野託也,安田正美,洪鋒雷：
光周波数コムを用いた狭線幅レーザの光周波数変換(1).
応用物理学会,第70回応用物理学会学術講演会,
2009
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5.
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中嶋善晶,稲場肇,保坂一元,河野託也,安田正美,美濃島薫,小林喬郎,川戸栄,勝山俊夫,洪鋒雷：
光周波数コムを用いた狭線幅レーザの周波数変換(2).
応用物理学会,第70回応用物理学会学術講演会,
2009
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6.
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高橋永斉,中嶋善晶,稲場肇,大苗敦,美濃島薫：
光コムに同期した絶対光周波数のサブテラヘルツ連続可変光源の開発.
日本光学会,Optics&Photonics Japan,
2009
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7.
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河野託也,安田正美,稲場肇,中嶋善晶,保坂一元,洪鋒雷：
171Yb原子を用いた1次元光格子時計の絶対周波数計測.
日本物理学会,2009年秋季大会,
2009
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8.
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橋口幸治,蜂須英和,稲場肇,中嶋善晶,高本将男,香取秀俊：
ファイバコムで安定化した中赤外レーザーによる極低温原子の生成.
日本物理学会,2009年秋季大会,
2009
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9.
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高畑圭輔,小林拓実,佐々田博之,中嶋善晶,稲場肇,洪鋒雷：
ファイバーコムによるメタン飽和吸収線の周波数測定.
日本物理学会,2009年秋季大会,
2009
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10.
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保坂一元,安田正美,河野託也,稲場肇,中嶋善晶,洪鋒雷：
Yb光格子時計用狭線幅レーザー光源の開発.
日本物理学会,2009年秋季大会,
2009
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11.
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Hisanari Takahashi,Yoshiaki Nakajima,Hajime Inaba,Kaoru Minoshima：
Ultra-Broad Absolute-Frequency Tunable Light Source Locked to a Fiber-Based Frequency Comb.
CLEO,
2009
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12.
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Yoshiaki Nakajima,Hajime Inaba,Kazumoto Hosaka,Atsushi Ihara,Ken-Ichi Watabe,Atsushi Onae,Kaoru Minoshima,Sakae Kawato,Takao Kobayashi,Toshio Katsuyama,Feng-Lei Hong：
A Low-Noise, Octave-Spanning Optical Frequency Comb Generated by a Mode-Locked Fiber Laser with an Intracavity Electro-Optic Modulator.
CLEO,
2009
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13.
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K. Hosaka,M. Yasuda,H. Inaba,T. Kohno,Y. Nakajima,A. Onae,F. –L. Hong：
Development of an ultra-narrow-linewidth laser for interrogating the 1S0-3P0 clock transition in Yb atoms.
European Frequency&Time Forum&IEEE Int’l Frequency Control Symposium (EFTF-IFCS 2009),
2009
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14.
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K. Hosaka,M. Yasuda,H. Inaba,T. Kohno,Y. Nakajima,A. Onae,F. –L. Hong：
A narrow-linewidth laser at 578 nm for an Yb optical lattice clock.
International Conference on Quantum, Atomic, Molecular and Plasma Physics,
2009
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15.
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H. Inaba,Y. Nakajima,A. Ihara,M. Yasuda,K. Hosaka,T. Kohno,K. Minoshima,A. Onae,F. –L. Hong：
Fiber-based frequency combs for an Yb optical lattice clock.
SPIE,
2009
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16.
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M. Yasuda,T. Kohno,K. Hosaka,H. Inaba,Y. Nakajima,A. Onae,H. Katori,F. –L. Hong：
Development of an Yb optical lattice clock using a fermionic isotope.
SPIE,
2009
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