Роберт В. Бойд - Robert W. Boyd

Роберт Бойд
Роберт Бойд-portrait-2010.jpg
Родившийся
Роберт Уильям Бойд

(1948-03-08) 8 марта 1948 г. (возраст 72)[1]
Буффало, Нью-Йорк
НациональностьСоединенные Штаты
Альма-матер
Награды
Научная карьера
Поля
Учреждения
ТезисИнфракрасный преобразователь с повышением частоты для астрономических изображений  (1977)
ДокторантЧарльз Х. Таунс[3][4]
Интернет сайт

Роберт Уильям Бойд (родился 8 марта 1948 г.) - американский физик, известный своими работами в оптическая физика и особенно в нелинейная оптика. В настоящее время он Лауреат кафедры исследований качества Канады Доктор Квантовой нелинейной оптики в Оттавском университете, профессор физики, назначенный на факультет электротехники и компьютерных наук Университет Оттавы, профессор оптики и профессор физики Университет Рочестера.[5][6][7][8][9]

Образование и карьера

Роберт Бойд родился в Буффало, Нью-Йорк. Он получил Бакалавр степень по физике от Массачусетский технологический институт (MIT) и Кандидат наук. в физике из Калифорнийский университет в Беркли. Его докторскую диссертацию подготовили под руководством Чарльз Таунс[3][4][10] и включает использование нелинейно-оптических методов в инфракрасном обнаружении для астрономии. Профессор Бойд поступил на факультет Университет Рочестера в 1977 г., а в 2001 г. стал М. Паркер Гивенс Профессор оптики и профессор физики. В 2010 году он стал профессором физики и Кафедра исследований качества Канады в квантовая нелинейная оптика на Университет Оттавы. Его научные интересы включают изучение «Медленное» и «быстрое» распространение света, квантовое изображение техники, нелинейно-оптический взаимодействия, исследования нелинейно-оптических свойств материалов и разработка 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 2009 г. Уиллис Э. Лэмб Премия в области лазерной науки и квантовой оптики и обладатель премии Чарльза Х. Таунса в 2016 году. Он член Американское физическое общество (APS), Оптическое общество Америки (OSA), Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и SPIE. Он возглавлял отдел лазерных наук APS и был директором OSA. Бойд был членом редакционного совета Письма с физическими проверками и Совета редакторов-рецензентов Научный журнал. У него есть индекс Хирша из 78 (по данным Google ученый [2]).

Исследование

Доктор Роберт Бойд с его медленным светом в эксперименте с рубином.

Научные интересы Бойда находятся в Нелинейная оптика, Фотоника, Оптическая физика, Нанофотоника и Квантовая оптика.[2]

Медленный и быстрый свет

Бойд внес значительный вклад в область исследований, известную в просторечии как медленный и быстрый свет. Вскоре после появления 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 медленные световые эффекты 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 впервые применил когерентные колебания населения в качестве механизма для получения медленного и быстрого света в твердых телах при комнатной температуре.[11][12][13] Его работа привела к пониманию большого разнообразия экзотических эффектов, которые могут возникать при распространении света через такие структуры, включая наблюдение «обратного» распространения света.[14] Бойд также сыграл важную роль в разработке других методов медленного света, таких как вынужденное рассеяние Бриллюэна.[15] Совсем недавно он перешел к исследованию применения медленного света для буферизации.[16] и регенерация сигнала.[17] Он также пришел к выводу, что методы медленного света можно использовать для получения огромного улучшения разрешения интерферометрических спектрометров.[18][19] и в настоящее время он работает над созданием спектрометров, основанных на этом принципе. Его статья в журнале "Science" - лишь одно из свидетельств влияния работы Роберта на медленный и быстрый свет.[12] был процитирован 523 раза.

Квантовое изображение

Бойд сыграл важную роль в создании и развитии области квантовой визуализации. Это поле использует квантовые свойства света, такие как сжатие и запутывание, для формирования изображения с более высоким разрешением или чувствительностью, чем можно достичь с помощью классических источников света. Его исследовательские работы в этой области включали исследования природы запутанности положения и импульса,[20] способность запечатлеть множество битов информации на одном фотоне,[21] и исследования по выявлению квантовой или классической природы визуализации совпадений.[22][23] Эта последняя работа привела сообщество к осознанию того, что классические корреляции могут иногда использоваться для имитации эффектов, которые кажутся квантовыми, но с использованием гораздо более простых лабораторных реализаций.

Эффекты локального поля и измерение красного смещения Лоренца

Бойд провел фундаментальные исследования природы эффектов локального поля в оптических материалах, включая плотные атомные пары. Ключевым результатом этой работы стало первое измерение[24] красного смещения Лоренца, сдвига атомной линии поглощения как следствие эффектов локального поля. Это красное смещение было предсказано Лоренцем во второй половине девятнадцатого века, но ранее никогда не наблюдалось экспериментально. Помимо подтверждения этого предсказания столетней давности, 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 играет ведущую роль в использовании эффектов локального поля для настройки нелинейно-оптического отклика композитных оптических материалов и структур. Вместе с Джоном Сайпом он предсказал, что композитные материалы могут обладать нелинейным откликом, превышающим характеристики их составляющих.[25] и продемонстрировал этот улучшенный нелинейно-оптический отклик в материалах, включая нелинейно-оптические материалы,[26] электрооптические материалы,[27] и фотонные запрещенные структуры.[28] Подобные типы усиления могут иметь место для волоконных и нанотехнологических систем кольцевых резонаторов.[29] с важными приложениями в фотонной коммутации[30] и обнаружение биологических патогенов.[31]

Основы нелинейной оптики

Бойд также внес вклад в общий рост области нелинейной оптики.[32] Возможно, его самый крупный вклад - это учебник. Нелинейная оптика.[33] Книга получила высокую оценку за педагогическую ясность. Он стал стандартным справочным изданием в этой области, и на данный момент было продано более 12 000 копий. Более того, в 80-е годы он провел лабораторные и теоретические исследования роли Осцилляции Раби в определении характера обработки четырехволнового смешения в сильно возбужденных атомных парах.[34][35] Эта работа оказала долгосрочное влияние на эту область: одна конкретная статья была процитирована 293 раза.[34]

Награды и отличия

Публикации

Работы Бойда были широко опубликованы в книгах и рецензируемый научные журналы, включая Наука[12][13][37][38][39][40][41][42][43][44] и Природа[45][46] и Письма с физическими проверками.[15]

Книги

Рекомендации

  1. ^ Американские мужчины и женщины науки, Томсон Гейл, 2004.
  2. ^ а б c Роберт В. Бойд публикации, проиндексированные Google ученый
  3. ^ а б Бойд, Роберт (2015). «Чарльз Х. Таунс (1915-2015), соавтор изобретения в области лазера, астрофизик и советник президента США». Природа. 519 (7543): 292. Bibcode:2015Натура.519..292Б. Дои:10.1038 / 519292a. PMID  25788091.
  4. ^ а б Boyd, R.W .; Таунс, К. Х. (1977). «Инфракрасный преобразователь с повышением частоты для астрономических изображений». Письма по прикладной физике. 31 (7): 440. Bibcode:1977АпФЛ..31..440Б. Дои:10.1063/1.89733.
  5. ^ «Физический факультет Оттавского университета». Университет Оттавы.
  6. ^ «Институт оптики Рочестерского университета». Университет Рочестера.
  7. ^ «Список лауреатов кафедры исследований передового опыта Канады». CERC.
  8. ^ Публикации Роберта В. Бойда индексируется Scopus библиографическая база данных. (требуется подписка)
  9. ^ «Инженерный факультет в Оттаве, список назначенных преподавателей». Инженерное дело. Получено 2019-11-01.
  10. ^ Бойд, Роберт Уильям (1977). Инфракрасный преобразователь с повышением частоты для астрономических изображений (Кандидатская диссертация). Калифорнийский университет в Беркли. OCLC  21059058. ProQuest  302864239.
  11. ^ а б Бигелоу, М .; Лепешкин, Н .; Бойд, Р. (2003). «Наблюдение сверхмедленного распространения света в кристалле рубина при комнатной температуре». Письма с физическими проверками. 90 (11): 113903. Bibcode:2003ПхРвЛ..90к3903Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.90.113903. PMID  12688928.
  12. ^ а б c d Бигелоу, М. С .; Лепешкин, Н. Н .; Бойд, Р. В. (2003). «Сверхсветовое и медленное распространение света в твердом теле при комнатной температуре». Наука. 301 (5630): 200–2. Bibcode:2003Наука ... 301..200B. Дои:10.1126 / science.1084429. PMID  12855803. S2CID  45212156.
  13. ^ а б c Геринг, Г. М .; Швайнсберг, А; Барси, С; Костинский, Н; Бойд, Р. В. (2006). «Наблюдение за распространением обратного импульса в среде с отрицательной групповой скоростью». Наука. 312 (5775): 895–7. Bibcode:2006Научный ... 312..895Г. Дои:10.1126 / science.1124524. PMID  16690861. S2CID  28800603.
  14. ^ Schweinsberg, A .; Лепешкин, Н. Н .; Бигелоу, М. С .; Boyd, R.W .; Джарабо, С. (2006). «Наблюдение сверхсветового и медленного распространения света в оптическом волокне, легированном эрбием». Письма Europhysics (EPL). 73 (2): 218–224. Bibcode:2006ЭЛ ..... 73..218С. CiteSeerX  10.1.1.205.5564. Дои:10.1209 / epl / i2005-10371-0.
  15. ^ а б Okawachi, Y .; Бигелоу, М .; Sharping, J .; Zhu, Z .; Schweinsberg, A .; Gauthier, D .; Boyd, R .; Гаэта, А. (2005). «Настраиваемые полностью оптические задержки с помощью медленного света Бриллюэна в оптическом волокне». Письма с физическими проверками. 94 (15): 153902. Bibcode:2005PhRvL..94o3902O. Дои:10.1103 / PhysRevLett.94.153902. PMID  15904146. S2CID  11083380.
  16. ^ Boyd, R .; Gauthier, D .; Gaeta, A .; Виллнер, А. (2005). «Максимальное время задержки, достижимое при распространении через медленную световую среду». Физический обзор A. 71 (2): 023801. Bibcode:2005PhRvA..71b3801B. Дои:10.1103 / PhysRevA.71.023801. S2CID  16894355.
  17. ^ Ши, З .; Schweinsberg, A .; Vornehm, J. E .; Мартинес Гамес, М. А .; Бойд, Р. В. (2010). «Низкие искажения, плавная настройка, положительная и отрицательная временная задержка медленным и быстрым светом с использованием вынужденного рассеяния Бриллюэна». Письма о физике A. 374 (39): 4071–4074. Bibcode:2010ФЛА..374.4071С. Дои:10.1016 / j.physleta.2010.08.012.
  18. ^ Ши, З .; Boyd, R.W .; Готье, Д. Дж .; Дадли, К. С. (2007). «Повышение спектральной чувствительности интерферометров с использованием медленных сред». Письма об оптике. 32 (8): 915–7. Bibcode:2007OptL ... 32..915S. Дои:10.1364 / OL.32.000915. PMID  17375152. S2CID  34188673.
  19. ^ Ши, З .; Boyd, R .; Camacho, R .; Вудясету, П .; Хауэлл, Дж. (2007). "Медленный интерферометр преобразования Фурье". Письма с физическими проверками. 99 (24): 240801. Bibcode:2007ПхРвЛ..99х0801С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.99.240801. PMID  18233433.
  20. ^ Howell, J.C .; Bennink, R. S .; Bentley, S.J .; Бойд, Р. В. (2004). «Реализация парадокса Эйнштейна-Подольского-Розена с использованием фотонов, запутанных по моменту и положению, из спонтанного параметрического преобразования с понижением частоты» (PDF). Письма с физическими проверками. 92 (21): 210403. Bibcode:2004PhRvL..92u0403H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.92.210403. PMID  15245267. S2CID  1945549.
  21. ^ Broadbent, C.J .; Zerom, P .; Шин, H .; Howell, J.C .; Бойд, Р. В. (2009). «Различение ортогональных однофотонных изображений». Физический обзор A. 79 (3): 033802. Bibcode:2009PhRvA..79c3802B. Дои:10.1103 / PhysRevA.79.033802.
  22. ^ Bennink, R .; Bentley, S .; Бойд, Р. (2002). ""Двухфотонная «визуализация совпадений с классическим источником». Письма с физическими проверками. 89 (11): 113601. Bibcode:2002PhRvL..89k3601B. Дои:10.1103 / PhysRevLett.89.113601. PMID  12225140.
  23. ^ Bennink, R .; Bentley, S .; Boyd, R .; Хауэлл, Дж. (2004). «Квантовая и классическая визуализация совпадений». Письма с физическими проверками. 92 (3): 033601. Bibcode:2004PhRvL..92c3601B. Дои:10.1103 / PhysRevLett.92.033601. PMID  14753874.
  24. ^ Maki, J .; Malcuit, M .; Sipe, J .; Бойд, Р. (1991). «Линейные и нелинейно-оптические измерения локального поля Лоренца». Письма с физическими проверками. 67 (8): 972–975. Bibcode:1991ПхРвЛ..67..972М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.67.972. PMID  10045037.
  25. ^ Sipe, J.E .; Бойд, Р. В. (1992). «Нелинейная восприимчивость композитных оптических материалов в модели Максвелла Гарнетта». Физический обзор A. 46 (3): 1614–1629. Bibcode:1992ПхРва..46.1614С. Дои:10.1103 / Physreva.46.1614. PMID  9908285.
  26. ^ Fischer, G .; Boyd, R .; Gehr, R .; Jenekhe, S .; Osaheni, J .; Sipe, J .; Веллер-Брофи, Л. (1995). «Улучшенный нелинейный оптический отклик композитных материалов». Письма с физическими проверками. 74 (10): 1871–1874. Bibcode:1995ПхРвЛ..74.1871Ф. Дои:10.1103 / PhysRevLett.74.1871. PMID  10057778.
  27. ^ Nelson, R.L .; Бойд, Р. В. (1999). «Повышенный электрооптический отклик слоистых композиционных материалов». Письма по прикладной физике. 74 (17): 2417. Bibcode:1999АпФЛ..74.2417Н. Дои:10.1063/1.123866.
  28. ^ Лепешкин, Н .; Schweinsberg, A .; Piredda, G .; Bennink, R .; Бойд, Р. (2004). «Улучшенный нелинейный оптический отклик одномерных металл-диэлектрических фотонных кристаллов» (PDF). Письма с физическими проверками. 93 (12): 123902. Bibcode:2004ПхРвЛ..93л3902Л. Дои:10.1103 / PhysRevLett.93.123902. PMID  15447264. S2CID  373742.
  29. ^ Heebner, J. E .; Бойд, Р. В. (1999). «Улучшенная полностью оптическая коммутация за счет использования нелинейного волоконного кольцевого резонатора» (PDF). Письма об оптике. 24 (12): 847–9. Bibcode:1999OptL ... 24..847H. Дои:10.1364 / ол.24.000847. PMID  18073873. S2CID  8732333.
  30. ^ Heebner, J. E .; Лепешкин, Н. Н .; Швайнсберг, А; Wicks, G.W .; Boyd, R.W .; Гровер, Р. Хо, П. Т. (2004). «Повышенная линейная и нелинейная оптическая фазовая характеристика Al Ga В качестве микрокольцевые резонаторы ». Письма об оптике. 29 (7): 769–71. Bibcode:2004OptL ... 29..769H. Дои:10.1364 / ол.29.000769. PMID  15072386. S2CID  6681651.
  31. ^ Boyd, R.W .; Хибнер, Дж. Э. (2001). "Чувствительный дисковый резонатор Фотонный биосенсор". Прикладная оптика. 40 (31): 5742–7. Bibcode:2001ApOpt..40.5742B. Дои:10.1364 / AO.40.005742. PMID  18364865.
  32. ^ Бойд, Роберт. «Квантовая нелинейная оптика: нелинейная оптика встречает квантовый мир». Отдел новостей SPIE. Получено 29 февраля 2016.
  33. ^ а б Р. В. Бойд (2008). Нелинейная оптика (Третье изд.). Орландо: Academic Press.
  34. ^ а б Boyd, R .; Raymer, M .; Narum, P .; Хартер, Д. (1981). «Четырехволновые параметрические взаимодействия в сильно управляемой двухуровневой системе». Физический обзор A. 24 (1): 411–423. Bibcode:1981ПхРвА..24..411Б. Дои:10.1103 / PhysRevA.24.411.
  35. ^ Harter, D .; Narum, P .; Raymer, M .; Бойд Р. (1981). «Четырехволновое параметрическое усиление боковых полос Раби в натрия». Письма с физическими проверками. 46 (18): 1192–1195. Bibcode:1981PhRvL..46.1192H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.46.1192.
  36. ^ «Королевское общество Канады приветствует 11 исследователей из Оттавы». Университет Оттавы. Получено 15 сентября 2019.
  37. ^ Бауэр, Т; Banzer, P; Карими, Э; Орлов, С; Рубано, А; Марруччи, L; Сантамато, E; Boyd, R.W .; Leuchs, G (2015). «Оптика. Наблюдение оптических поляризационных лент Мёбиуса». Наука. 347 (6225): 964–6. Bibcode:2015Научный ... 347..964B. Дои:10.1126 / science.1260635. PMID  25636796. S2CID  206562350.
  38. ^ Franke-Arnold, S; Гибсон, G; Бойд, Р. В.; Пэджетт, М. Дж. (2011). «Вращающееся сопротивление фотона усилено медленной световой средой». Наука. 333 (6038): 65–7. Bibcode:2011Научный ... 333 ... 65F. Дои:10.1126 / science.1203984. PMID  21719672. S2CID  206533289.
  39. ^ Выщелачивание, Дж; Джек, B; Ромеро, Дж; Jha, A. K .; Yao, A. M .; Franke-Arnold, S; Ирландия, D. G .; Бойд, Р. В.; Barnett, S.M .; Пэджетт, М. Дж. (2010). «Квантовые корреляции в оптических переменных углового момента орбитального момента». Наука. 329 (5992): 662–5. Bibcode:2010Sci ... 329..662L. Дои:10.1126 / science.1190523. PMID  20689014. S2CID  206526900.
  40. ^ Boyd, R.W .; Готье, Д. Дж. (2009). «Управление скоростью световых импульсов» (PDF). Наука. 326 (5956): 1074–7. Bibcode:2009Sci ... 326.1074B. CiteSeerX  10.1.1.630.2223. Дои:10.1126 / наука.1170885. PMID  19965419. S2CID  2370109.
  41. ^ Бойд, Р. В. (2008). «Физика. Пусть квантовая механика улучшит ваши изображения». Наука. 321 (5888): 501–2. Дои:10.1126 / science.1161439. PMID  18653872. S2CID  206514485.
  42. ^ Чжу, З; Готье, Д. Дж .; Бойд, Р. В. (2007). «Сохраненный свет в оптическом волокне с помощью вынужденного рассеяния Бриллюэна». Наука. 318 (5857): 1748–50. Bibcode:2007Научный ... 318.1748Z. Дои:10.1126 / science.1149066. PMID  18079395. S2CID  23181383.
  43. ^ Ralph, T. C .; Бойд, Р. В. (2007). «ФИЗИКА. Лучшие вычисления с помощью фотонов». Наука. 318 (5854): 1251–2. Дои:10.1126 / наука.1150968. PMID  18033871. S2CID  120573039.
  44. ^ Boyd, R.W .; Chan, K. W .; О'Салливан, М. Н. (2007). «Физика. Квантовые странности в лаборатории». Наука. 317 (5846): 1874–5. Дои:10.1126 / science.1148947. PMID  17901320. S2CID  117013423.
  45. ^ Boyd, R.W .; Ши, Зи (2012). «Оптическая физика: как вовремя спрятаться». Природа. 481 (7379): 35–6. Bibcode:2012Натура 481 ... 35Б. Дои:10.1038 / 481035a. PMID  22222745. S2CID  205069364.
  46. ^ Boyd, R.W .; Готье, Д. Дж. (2006). «Фотоника: прозрачность на оптическом чипе». Природа. 441 (7094): 701–2. Bibcode:2006Натура.441..701Б. Дои:10.1038 / 441701a. PMID  16760963. S2CID  4414188.