stringtranslate.com

Роберт У. Бойд

Роберт Уильям Бойд (родился 8 марта 1948 года) — американский физик, известный своими работами в области оптической физики и особенно нелинейной оптики . В настоящее время он является лауреатом Canada Excellence Research Chair Laureate в области квантовой нелинейной оптики в Университете Оттавы, профессором физики, совмещенным со школой электротехники и компьютерных наук в Университете Оттавы , а также профессором оптики и профессором физики в Университете Рочестера . [5] [6] [7] [8] [9]

Образование и карьера

Бойд родился в Буффало , штат Нью-Йорк . Он получил степень бакалавра наук по физике в Массачусетском технологическом институте (MIT) и степень доктора философии по физике в Калифорнийском университете в Беркли . Его докторская диссертация была написана под руководством Чарльза Таунса [2] [3] [10] и включает использование нелинейных оптических методов в инфракрасном детектировании для астрономии. Бойд присоединился к факультету Университета Рочестера в 1977 году, а в 2001 году стал профессором оптики имени М. Паркера Гивенса и профессором физики. В 2010 году он стал профессором физики и заведующим кафедрой исследований Canada Excellence в области квантовой нелинейной оптики в Университете Оттавы . Его исследовательские интересы включают исследования «медленного» и «быстрого» распространения света , квантовые методы визуализации , нелинейные оптические взаимодействия, исследования нелинейных оптических свойств материалов и разработку фотонных устройств, включая фотонные биосенсоры . Бойд написал две книги, был соредактором двух антологий, опубликовал более 500 научных работ и получил пять патентов. Он является лауреатом премии Уиллиса Э. Лэмба за лазерную науку и квантовую оптику 2009 года и лауреатом премии Чарльза Х. Таунса 2016 года. Он является членом Американского физического общества (APS), Оптического общества Америки (OSA), Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и SPIE . Он возглавлял Отделение лазерной науки APS и был директором OSA. Бойд был членом совета редакторов Physical Review Letters и совета рецензентов журнала Science . Его индекс Хирша составляет 111 (согласно Google Scholar [1] ).

Исследовать

Бойд и его эксперимент с медленным светом в рубине

Научные интересы Бойда лежат в области нелинейной оптики , фотоники , оптической физики , нанофотоники и квантовой оптики . [1]

Медленный и быстрый свет

Бойд внес значительный вклад в область исследований, известную в разговорной речи как медленный и быстрый свет . Вскоре после возникновения большого интереса к этой области в 2000 году он понял, что можно создавать эффекты медленного и быстрого света в твердых телах при комнатной температуре. [11] [12] [13] До этого времени большинство исследователей использовали системы свободных атомов, такие как атомные пары и конденсаты Бозе-Эйнштейна, для управления групповой скоростью света. Осознание того, что эффекты медленного света могут быть получены в твердых телах при комнатной температуре, позволило разработать множество приложений этих эффектов в области фотоники. В частности, вместе со своими учениками он стал пионером в использовании когерентных колебаний популяций в качестве механизма для создания медленного и быстрого света в твердых телах при комнатной температуре. [11] [12] [13] Его работа привела к пониманию широкого спектра экзотических эффектов, которые могут возникать при распространении света через такие структуры, включая наблюдение за «обратным» распространением света. [14] Бойд также сыграл важную роль в разработке других методов медленного света, таких как вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна. [15] Совсем недавно он перешел к исследованию применения медленного света для буферизации [16] и регенерации сигнала. [17] Он также пришел к выводу, что методы медленного света могут быть использованы для получения огромного улучшения разрешения интерферометрических спектрометров, [18] [19] и в настоящее время он работает над разработкой спектрометров, основанных на этом принципе. Как одно из свидетельств влияния работы Роберта на медленный и быстрый свет, его статья в Science [12] была процитирована 523 раза.

Квантовая визуализация

Бойд сыграл важную роль в создании и развитии области квантовой визуализации. Эта область использует квантовые свойства света, такие как сжатие и запутанность, для выполнения формирования изображения с более высоким разрешением или чувствительностью, чем можно достичь с помощью классических источников света. Его исследовательский вклад в этой области включал изучение природы запутанности положения и импульса, [20] способности впечатывать множество битов информации в один фотон, [21] и исследования по определению квантовой или классической природы изображения совпадений. [22] [23] Эта последняя работа привела сообщество к пониманию того, что классические корреляции иногда могут использоваться для имитации эффектов, которые кажутся имеющими квантовое происхождение, но с использованием гораздо более простых лабораторных реализаций.

Локальные эффекты поля и измерение красного смещения Лоренца

Бойд провел фундаментальные исследования природы локальных полевых эффектов в оптических материалах, включая плотные атомные пары. Ключевым результатом этой работы стало первое измерение [24] красного смещения Лоренца, смещения атомной линии поглощения как следствие локальных полевых эффектов. Это красное смещение было предсказано Лоренцом во второй половине девятнадцатого века, но ранее никогда не наблюдалось экспериментально. Помимо подтверждения этого векового предсказания, эта работа имеет важное значение для подтверждения справедливости формализма локального поля Лоренца даже в условиях, связанных с резонансным откликом атомных паров.

Разработка композиционных нелинейно-оптических материалов

Бойд взял на себя ведущую роль в использовании локальных полевых эффектов для адаптации нелинейного оптического отклика композитных оптических материалов и структур. Вместе с Джоном Сайпом он предсказал, что композитные материалы могут обладать нелинейным откликом, превосходящим отклик их компонентов [25], и продемонстрировал этот улучшенный нелинейный оптический отклик в материалах, включая нелинейные оптические материалы, [26] электрооптические материалы, [27] и фотонные структуры с запрещенной зоной. [28] Аналогичные типы усиления могут иметь место для волоконных и наноизготовленных кольцевых резонаторных систем, [29] имеющих важные приложения в фотонном переключении [30] и обнаружении биологических патогенов. [31]

Основы нелинейной оптики

Бойд также внес вклад в общий рост области нелинейной оптики. [32] Возможно, его единственный наибольший вклад был в виде его учебника «Нелинейная оптика» . [33] Книга получила высокую оценку за свою педагогическую ясность. Она стала стандартным справочным трудом в этой области, и на сегодняшний день было продано более 12 000 экземпляров. Более того, в 1980-х годах он провел лабораторные и теоретические исследования роли осцилляций Раби в определении природы обработки четырехволнового смешения в сильно возбужденных атомных парах. [34] [35] Эта работа оказала длительное влияние на область, и одна конкретная статья была процитирована 293 раза. [34]

Награды и почести

Публикации

В Scholia есть профиль Роберта У. Бойда (Q93819).

Работы Бойда широко публиковались в книгах и рецензируемых научных журналах , включая Science , [12] [13] [38] [39 ] [40] [41] [42] [43] [44] [45] Nature , [46] [47] и Physical Review Letters . [15]

Книги

Ссылки

  1. ^ abc Роберт У. Бойд публикации индексируются Google Scholar
  2. ^ ab Boyd, Robert (2015). "Charles H. Townes (1915-2015) Laser co-inventor, astrophysicist and US president advisor". Nature . 519 (7543): 292. Bibcode :2015Natur.519..292B. doi : 10.1038/519292a . PMID  25788091.
  3. ^ ab Boyd, RW; Townes, CH (1977). "Инфракрасный повышающий преобразователь для астрономических изображений". Applied Physics Letters . 31 (7): 440. Bibcode : 1977ApPhL..31..440B. doi : 10.1063/1.89733.
  4. ^ Американские мужчины и женщины науки , Томсон Гейл, 2004.
  5. ^ "Физический факультет, Оттавский университет". Оттавский университет.
  6. ^ "Институт оптики, Рочестерский университет". Рочестерский университет.
  7. ^ "Список лауреатов премии Canada Excellence Research Chairs". CERC. 29 ноября 2012 г.
  8. ^ Публикации Роберта У. Бойда, проиндексированные в библиографической базе данных Scopus . (требуется подписка)
  9. ^ "uОттавский факультет инженерии, список преподавателей, назначенных по совместительству". Инженерное дело . Получено 2019-11-01 .
  10. ^ Бойд, Роберт Уильям (1977). Инфракрасный повышающий преобразователь для астрономических изображений (диссертация). Калифорнийский университет в Беркли. OCLC  21059058. ProQuest  302864239.
  11. ^ ab Bigelow, M.; Lepeshkin, N.; Boyd, R. (2003). "Наблюдение сверхмедленного распространения света в кристалле рубина при комнатной температуре". Physical Review Letters . 90 (11): 113903. Bibcode : 2003PhRvL..90k3903B. doi : 10.1103/PhysRevLett.90.113903. PMID  12688928.
  12. ^ abcd Bigelow, MS; Lepeshkin, NN; Boyd, RW (2003). "Сверхсветовое и медленное распространение света в твердом теле при комнатной температуре". Science . 301 (5630): 200–2. Bibcode :2003Sci...301..200B. doi :10.1126/science.1084429. PMID  12855803. S2CID  45212156.
  13. ^ abc Gehring, GM; Schweinsberg, A; Barsi, C; Kostinski, N; Boyd, RW (2006). "Наблюдение обратного распространения импульса через среду с отрицательной групповой скоростью". Science . 312 (5775): 895–7. Bibcode :2006Sci...312..895G. doi :10.1126/science.1124524. PMID  16690861. S2CID  28800603.
  14. ^ Швайнсберг, А.; Лепешкин, Н. Н.; Бигелоу, М. С.; Бойд, Р. В.; Джарабо, С. (2006). «Наблюдение сверхсветового и медленного распространения света в оптоволокне, легированном эрбием». Europhysics Letters (EPL) . 73 (2): 218–224. Bibcode : 2006EL.....73..218S. CiteSeerX 10.1.1.205.5564 . doi : 10.1209/epl/i2005-10371-0. S2CID  250852270. 
  15. ^ ab Okawachi, Y.; Bigelow, M.; Sharping, J.; Zhu, Z.; Schweinsberg, A.; Gauthier, D.; Boyd, R.; Gaeta, A. (2005). "Tunable All-Optical Delays via Brillouin Slow Light in an Optical Fiber". Physical Review Letters . 94 (15): 153902. Bibcode : 2005PhRvL..94o3902O. doi : 10.1103/PhysRevLett.94.153902. PMID  15904146. S2CID  11083380.
  16. ^ Boyd, R.; Gauthier, D.; Gaeta, A .; Willner, A. (2005). "Максимальная задержка времени, достижимая при распространении через среду с медленным светом". Physical Review A. 71 ( 2): 023801. Bibcode : 2005PhRvA..71b3801B. doi : 10.1103/PhysRevA.71.023801. S2CID  16894355.
  17. ^ Ши, З.; Швайнсберг, А.; Ворнем, Дж. Э.; Мартинес Гамес, МА; Бойд, Р. В. (2010). «Низкие искажения, непрерывно настраиваемые, положительные и отрицательные временные задержки с помощью медленного и быстрого света с использованием вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна». Physics Letters A. 374 ( 39): 4071–4074. Bibcode : 2010PhLA..374.4071S. doi : 10.1016/j.physleta.2010.08.012.
  18. ^ Ши, З.; Бойд, РВ; Готье, DJ; Дадли, CC (2007). «Повышение спектральной чувствительности интерферометров с использованием медленносветовых сред». Optics Letters . 32 (8): 915–7. Bibcode : 2007OptL...32..915S. doi : 10.1364/OL.32.000915. PMID  17375152. S2CID  34188673.
  19. ^ Ши, З.; Бойд, Р.; Камачо, Р.; Вудьясету, П.; Хауэлл, Дж. (2007). "Интерферометр с преобразованием Фурье для медленного света". Physical Review Letters . 99 (24): 240801. Bibcode : 2007PhRvL..99x0801S. doi : 10.1103/PhysRevLett.99.240801. PMID  18233433.
  20. ^ Howell, JC; Bennink, RS; Bentley, SJ; Boyd, RW (2004). "Realization of the Einstein-Podolsky-Rosen Paradox Using Momentum- and Position-Entangled Photons from Spontaneous Parametric Down Conversion" (PDF) . Physical Review Letters . 92 (21): 210403. Bibcode :2004PhRvL..92u0403H. doi :10.1103/PhysRevLett.92.210403. PMID  15245267. S2CID  1945549. Архивировано из оригинала (PDF) 2019-12-23.
  21. ^ Broadbent, CJ; Zerom, P.; Shin, H.; Howell, JC; Boyd, RW (2009). «Распознавание ортогональных однофотонных изображений». Physical Review A. 79 ( 3): 033802. Bibcode : 2009PhRvA..79c3802B. doi : 10.1103/PhysRevA.79.033802. S2CID  17137829.
  22. ^ Беннинк, Р.; Бентли, С.; Бойд, Р. (2002).«Двухфотонная» совпадающая визуализация с классическим источником». Physical Review Letters . 89 (11): 113601. Bibcode : 2002PhRvL..89k3601B. doi : 10.1103/PhysRevLett.89.113601. PMID  12225140.
  23. ^ Беннинк, Р.; Бентли, С.; Бойд, Р.; Хауэлл, Дж. (2004). «Квантовая и классическая визуализация совпадений». Physical Review Letters . 92 (3): 033601. Bibcode : 2004PhRvL..92c3601B. doi : 10.1103/PhysRevLett.92.033601. PMID  14753874.
  24. ^ Maki, J.; Malcuit, M.; Sipe, J.; Boyd, R. (1991). «Линейные и нелинейные оптические измерения локального поля Лоренца». Physical Review Letters . 67 (8): 972–975. Bibcode :1991PhRvL..67..972M. doi :10.1103/PhysRevLett.67.972. PMID  10045037.
  25. ^ Sipe, JE; Boyd, RW (1992). «Нелинейная восприимчивость композитных оптических материалов в модели Максвелла Гарнетта». Physical Review A. 46 ( 3): 1614–1629. Bibcode : 1992PhRvA..46.1614S. doi : 10.1103/physreva.46.1614. PMID  9908285.
  26. ^ Фишер, Г.; Бойд, Р.; Гер, Р.; Дженекхе, С.; Осахени, Дж.; Сайп, Дж.; Уэллер-Брофи, Л. (1995). «Улучшенный нелинейный оптический отклик композитных материалов». Physical Review Letters . 74 (10): 1871–1874. Bibcode :1995PhRvL..74.1871F. doi :10.1103/PhysRevLett.74.1871. PMID  10057778.
  27. ^ Нельсон, Р. Л.; Бойд, Р. В. (1999). «Улучшенный электрооптический отклик слоистых композитных материалов» (PDF) . Applied Physics Letters . 74 (17): 2417. Bibcode :1999ApPhL..74.2417N. doi :10.1063/1.123866. S2CID  119546622. Архивировано из оригинала (PDF) 2021-02-10.
  28. ^ Лепешкин, Н.; Швайнсберг, А.; Пиредда, Г.; Беннинк, Р.; Бойд, Р. (2004). «Усиленный нелинейный оптический отклик одномерных металлодиэлектрических фотонных кристаллов». Physical Review Letters . 93 (12): 123902. Bibcode : 2004PhRvL..93l3902L. doi : 10.1103/PhysRevLett.93.123902. PMID  15447264. S2CID  373742.
  29. ^ Хебнер, Дж. Э.; Бойд, Р. В. (1999). «Улучшенное полностью оптическое переключение с использованием нелинейного волоконного кольцевого резонатора» (PDF) . Optics Letters . 24 (12): 847–9. Bibcode :1999OptL...24..847H. doi :10.1364/ol.24.000847. PMID  18073873. S2CID  8732333. Архивировано из оригинала (PDF) 2020-06-23.
  30. ^ Хебнер, Дж. Э.; Лепешкин, Н. Н.; Швайнсберг, А.; Викс, Г. В.; Бойд, Р. В.; Гровер, Р.; Хо, ПТ (2004). «Улучшенный линейный и нелинейный оптический фазовый отклик микрокольцевых резонаторов Al Ga As ». Optics Letters . 29 (7): 769–71. Bibcode :2004OptL...29..769H. doi :10.1364/ol.29.000769. PMID  15072386. S2CID  6681651.
  31. ^ Boyd, RW; Heebner, JE (2001). «Чувствительный дисковый резонаторный фотонный биосенсор». Applied Optics . 40 (31): 5742–7. Bibcode : 2001ApOpt..40.5742B. doi : 10.1364/AO.40.005742. PMID  18364865.
  32. ^ Бойд, Роберт. «Квантовая нелинейная оптика: нелинейная оптика встречает квантовый мир». SPIE Newsroom . Получено 29 февраля 2016 г.
  33. ^ ab RW Boyd (2008). Нелинейная оптика (третье изд.). Орландо: Academic Press.
  34. ^ ab Boyd, R.; Raymer, M.; Narum, P.; Harter, D. (1981). «Четырехволновые параметрические взаимодействия в сильно управляемой двухуровневой системе». Physical Review A. 24 ( 1): 411–423. Bibcode : 1981PhRvA..24..411B. doi : 10.1103/PhysRevA.24.411.
  35. ^ Хартер, Д.; Нарум, П.; Реймер, М.; Бойд, Р. (1981). «Четырехволновое параметрическое усиление боковых полос Раби в натрии». Physical Review Letters . 46 (18): 1192–1195. Bibcode : 1981PhRvL..46.1192H. doi : 10.1103/PhysRevLett.46.1192.
  36. ^ "Королевское общество Канады приветствует 11 исследователей из Оттавы". Университет Оттавы . Получено 15 сентября 2019 г.
  37. ^ "Optica награждает Роберта Бойда медалью Фредерика Айвса/премией Джаруса У. Куинна 2023 года | Optica". www.optica.org . Получено 23 октября 2023 г.
  38. ^ Бауэр, Т; Банзер, П; Карими, Э; Орлов С; Рубано, А; Марруччи, Л; Сантамато, Э; Бойд, RW; Лейхс, Г. (2015). «Оптика. Наблюдение оптической поляризации лент Мёбиуса». Наука . 347 (6225): 964–6. Бибкод : 2015Sci...347..964B. дои : 10.1126/science.1260635. PMID  25636796. S2CID  206562350.
  39. ^ Франке-Арнольд, С.; Гибсон, Г.; Бойд, Р.В.; Паджетт, М.Дж. (2011). «Вращательное фотонное сопротивление, усиленное средой с медленным светом». Science . 333 (6038): 65–7. Bibcode :2011Sci...333...65F. doi :10.1126/science.1203984. PMID  21719672. S2CID  206533289.
  40. ^ Leach, J; Jack, B; Romero, J; Jha, AK; Yao, AM; Franke-Arnold, S; Ireland, DG; Boyd, RW; Barnett, SM; Padgett, MJ (2010). "Квантовые корреляции в оптических угловых орбитальных переменных углового момента". Science . 329 (5992): 662–5. Bibcode :2010Sci...329..662L. doi :10.1126/science.1190523. PMID  20689014. S2CID  206526900.
  41. ^ Boyd, RW; Gauthier, DJ (2009). «Управление скоростью световых импульсов» (PDF) . Science . 326 (5956): 1074–7. Bibcode :2009Sci...326.1074B. CiteSeerX 10.1.1.630.2223 . doi :10.1126/science.1170885. PMID  19965419. S2CID  2370109. 
  42. ^ Boyd, RW (2008). «Физика. Пусть квантовая механика улучшит ваши изображения». Science . 321 (5888): 501–2. doi :10.1126/science.1161439. PMID  18653872. S2CID  206514485.
  43. ^ Чжу, З.; Готье, Д.Дж.; Бойд, Р.У. (2007). «Сохраненный свет в оптическом волокне с помощью вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна». Science . 318 (5857): 1748–50. Bibcode :2007Sci...318.1748Z. doi :10.1126/science.1149066. PMID  18079395. S2CID  23181383.
  44. ^ Ральф, TC; Бойд, RW (2007). «ФИЗИКА. Лучшие вычисления с фотонами». Science . 318 (5854): 1251–2. doi :10.1126/science.1150968. PMID  18033871. S2CID  120573039.
  45. ^ Boyd, RW; Chan, KW; O'Sullivan, MN (2007). «Физика. Квантовые странности в лаборатории». Science . 317 (5846): 1874–5. doi :10.1126/science.1148947. PMID  17901320. S2CID  117013423.
  46. ^ Boyd, RW; Shi, Z (2012). «Оптическая физика: как спрятаться во времени». Nature . 481 (7379): 35–6. Bibcode : 2012Natur.481...35B. doi : 10.1038/481035a . PMID  22222745. S2CID  205069364.
  47. ^ Boyd, RW; Gauthier, DJ (2006). «Фотоника: Прозрачность на оптическом чипе». Nature . 441 (7094): 701–2. Bibcode :2006Natur.441..701B. doi : 10.1038/441701a . PMID  16760963. S2CID  4414188.