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Robert W. Boyd

Robert William Boyd (nacido el 8 de marzo de 1948) es un físico estadounidense conocido por su trabajo en física óptica y especialmente en óptica no lineal . Actualmente es el ganador de la Cátedra de Investigación de Excelencia de Canadá en Óptica Cuántica No Lineal con sede en la Universidad de Ottawa, profesor de física designado de manera conjunta en la escuela de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación de la Universidad de Ottawa , y profesor de óptica y profesor de física en la Universidad de Rochester . [5] [6] [7] [8] [9]

Educación y carrera

Boyd nació en Buffalo , Nueva York . Recibió una licenciatura en Ciencias en física del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y un doctorado en física de la Universidad de California, Berkeley . Su tesis doctoral fue supervisada por Charles Townes [2] [3] [10] e involucra el uso de técnicas ópticas no lineales en detección infrarroja para astronomía. Boyd se unió a la facultad de la Universidad de Rochester en 1977, y en 2001 se convirtió en el Profesor M. Parker Givens de Óptica y profesor de física. En 2010 se convirtió en profesor de física y Cátedra de Investigación de Excelencia de Canadá en óptica cuántica no lineal en la Universidad de Ottawa . Sus intereses de investigación incluyen estudios de propagación de luz "lenta" y "rápida" , técnicas de imágenes cuánticas , interacciones ópticas no lineales , estudios de las propiedades ópticas no lineales de los materiales y el desarrollo de dispositivos fotónicos, incluidos biosensores fotónicos . Boyd ha escrito dos libros, ha coeditado dos antologías, ha publicado más de 500 artículos de investigación y ha obtenido cinco patentes. En 2009 recibió el premio Willis E. Lamb de ciencia láser y óptica cuántica y en 2016 el premio Charles H Townes. Es miembro de la American Physical Society (APS), la Optical Society of America (OSA), el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) y SPIE . Ha presidido la División de Ciencia Láser de la APS y ha sido director de la OSA. Boyd ha sido miembro del consejo de redacción de Physical Review Letters y del consejo de editores revisores de la revista Science . Tiene un índice h de 111 (según Google Scholar [1] ).

Investigación

Boyd con su luz lenta en el experimento de Ruby

Los intereses de investigación de Boyd son la óptica no lineal , la fotónica , la física óptica , la nanofotónica y la óptica cuántica . [1]

Luz lenta y rápida

Boyd ha hecho contribuciones significativas al campo de investigación conocido coloquialmente como luz lenta y rápida . Poco después del desarrollo de gran interés en este campo en 2000, se dio cuenta de que es posible producir efectos de luz lenta y rápida en sólidos a temperatura ambiente. [11] [12] [13] Hasta ese momento, la mayoría de los trabajadores habían hecho uso de sistemas de átomos libres como vapores atómicos y condensados ​​de Bose-Einstein para controlar la velocidad de grupo de la luz. La comprensión de que se pueden obtener efectos de luz lenta en sólidos a temperatura ambiente ha permitido el desarrollo de muchas aplicaciones de estos efectos en el campo de la fotónica. En particular, con sus estudiantes fue pionero en el uso de oscilaciones de población coherentes como un mecanismo para producir luz lenta y rápida en sólidos a temperatura ambiente. [11] [12] [13] Su trabajo ha llevado a una apreciación de la amplia variedad de efectos exóticos que pueden ocurrir en la propagación de la luz a través de tales estructuras, incluida la observación de la propagación de la luz "hacia atrás". [14] Boyd también ha sido fundamental en el desarrollo de otros métodos de luz lenta, como la dispersión Brillouin estimulada. [15] Más recientemente, ha pasado a la investigación de aplicaciones de la luz lenta para el almacenamiento en búfer [16] y la regeneración de señales. [17] También se dio cuenta de que los métodos de luz lenta se pueden utilizar para obtener enormes mejoras en la resolución de los espectrómetros interferométricos, [18] [19] y actualmente está trabajando en el desarrollo de espectrómetros basados ​​en este principio. Como solo una indicación del impacto del trabajo de Robert sobre la luz lenta y rápida, su artículo en Science [12] ha sido citado 523 veces.

Imágenes cuánticas

Boyd ha sido fundamental en la creación y desarrollo del campo de la imagen cuántica. Este campo utiliza características cuánticas de la luz, como la compresión y el entrelazamiento, para realizar la formación de imágenes con mayor resolución o sensibilidad que la que se puede lograr mediante el uso de fuentes de luz clásicas. Sus contribuciones de investigación en esta área han incluido estudios de la naturaleza del entrelazamiento de posición y momento, [20] la capacidad de imprimir muchos bits de información en un solo fotón, [21] y estudios para identificar la naturaleza cuántica o clásica de la imagen de coincidencia. [22] [23] Este último trabajo ha llevado a la comunidad a darse cuenta de que las correlaciones clásicas a veces se pueden utilizar para imitar efectos que parecen ser de origen cuántico, pero utilizando implementaciones de laboratorio mucho más simples.

Efectos de campo locales y medición del corrimiento al rojo de Lorentz

Boyd ha realizado estudios fundamentales sobre la naturaleza de los efectos de campo local en materiales ópticos, incluidos los vapores atómicos densos. Un resultado clave de este trabajo fue la primera medición [24] del corrimiento al rojo de Lorentz, un desplazamiento de la línea de absorción atómica como consecuencia de los efectos de campo local. Este corrimiento al rojo había sido predicho por Lorentz en la última parte del siglo XIX, pero nunca antes se había observado experimentalmente. Además de confirmar esta predicción centenaria, este trabajo es importante para confirmar la validez del formalismo de campo local de Lorentz incluso en condiciones asociadas con la respuesta de resonancia de los vapores atómicos.

Desarrollo de materiales ópticos compuestos no lineales

Boyd ha asumido un papel destacado en la explotación de los efectos de campo locales para adaptar la respuesta óptica no lineal de los materiales y estructuras ópticas compuestas. Junto con John Sipe, predijo que los materiales compuestos podrían poseer una respuesta no lineal superior a la de sus constituyentes [25] y demostró esta respuesta óptica no lineal mejorada en materiales que incluyen materiales ópticos no lineales, [26] materiales electroópticos, [27] y estructuras de banda prohibida fotónica. [28] Pueden producirse tipos similares de mejoras en sistemas de resonador de anillo nanofabricados y de fibra, [29] con importantes aplicaciones en conmutación fotónica [30] y detección de patógenos biológicos. [31]

Fundamentos de la óptica no lineal

Boyd también ha hecho contribuciones al crecimiento general del campo de la óptica no lineal. [32] Quizás su mayor contribución haya sido en términos de su libro de texto Nonlinear Optics . [33] El libro ha sido elogiado por su claridad pedagógica. Se ha convertido en la obra de referencia estándar en esta área, y hasta ahora ha vendido más de 12.000 copias. Además, en la década de 1980 realizó estudios teóricos y de laboratorio sobre el papel de las oscilaciones de Rabi en la determinación de la naturaleza del procesamiento de mezcla de cuatro ondas en vapores atómicos fuertemente impulsados. [34] [35] Este trabajo ha tenido un impacto duradero en el campo y un artículo en particular ha sido citado 293 veces. [34]

Premios y honores

Publicaciones

Scholia tiene un perfil para Robert W. Boyd (Q93819).

El trabajo de Boyd ha sido ampliamente publicado en libros y revistas científicas revisadas por pares , incluidas Science , [12] [13] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] Nature , [46] [47] y Physical Review Letters . [15]

Libros

Referencias

  1. ^ abc Publicaciones de Robert W. Boyd indexadas por Google Scholar
  2. ^ ab Boyd, Robert (2015). "Charles H. Townes (1915-2015) Co-inventor del láser, astrofísico y asesor presidencial de Estados Unidos". Nature . 519 (7543): 292. Bibcode :2015Natur.519..292B. doi : 10.1038/519292a . PMID  25788091.
  3. ^ ab Boyd, RW; Townes, CH (1977). "Un convertidor ascendente de infrarrojos para imágenes astronómicas". Applied Physics Letters . 31 (7): 440. Bibcode :1977ApPhL..31..440B. doi :10.1063/1.89733.
  4. ^ Hombres y mujeres de ciencia estadounidenses , Thomson Gale, 2004.
  5. ^ "Departamento de Física, Universidad de Ottawa". Universidad de Ottawa.
  6. ^ "El Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester". Universidad de Rochester.
  7. ^ "Lista de galardonados con Cátedras de Investigación de Excelencia de Canadá". CERC. 29 de noviembre de 2012.
  8. ^ Publicaciones de Robert W. Boyd indexadas en la base de datos bibliográfica Scopus . (se requiere suscripción)
  9. ^ "Facultad de Ingeniería de Ottawa, lista de miembros de la facultad designados de forma cruzada". Ingeniería . Consultado el 1 de noviembre de 2019 .
  10. ^ Boyd, Robert William (1977). Un convertidor ascendente de infrarrojos para imágenes astronómicas (tesis doctoral). Universidad de California, Berkeley. OCLC  21059058. ProQuest  302864239.
  11. ^ ab Bigelow, M.; Lepeshkin, N.; Boyd, R. (2003). "Observación de la propagación de luz ultralenta en un cristal de rubí a temperatura ambiente". 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). "Propagación de luz superlumínica y lenta en un sólido a temperatura ambiente". 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). "Observación de propagación de pulsos hacia atrás a través de un medio con una velocidad de grupo negativa". Science . 312 (5775): 895–7. Bibcode :2006Sci...312..895G. doi :10.1126/science.1124524. PMID  16690861. S2CID  28800603.
  14. ^ Schweinsberg, A.; Lepeshkin, NN; Bigelow, MS; Boyd, RW; Jarabo, S. (2006). "Observación de propagación de luz superlumínica y lenta en fibra óptica dopada con erbio". 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). "Retardos totalmente ópticos ajustables mediante luz lenta de Brillouin en una fibra óptica". 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). "Retardo temporal máximo alcanzable en la propagación a través de un medio de luz lenta". Physical Review A . 71 (2): 023801. Bibcode :2005PhRvA..71b3801B. doi :10.1103/PhysRevA.71.023801. S2CID  16894355.
  17. ^ Shi, Z.; Schweinsberg, A.; Vornehm, JE; Martínez Gámez, MA; Boyd, RW (2010). "Baja distorsión, continuamente ajustable, retardos de tiempo positivos y negativos por luz lenta y rápida usando dispersión Brillouin estimulada". Physics Letters A . 374 (39): 4071–4074. Bibcode :2010PhLA..374.4071S. doi :10.1016/j.physleta.2010.08.012.
  18. ^ Shi, Z.; Boyd, RW; Gauthier, DJ; Dudley, CC (2007). "Mejora de la sensibilidad espectral de los interferómetros utilizando medios de luz lenta". Optics Letters . 32 (8): 915–7. Bibcode :2007OptL...32..915S. doi :10.1364/OL.32.000915. PMID  17375152. S2CID  34188673.
  19. ^ Shi, Z.; Boyd, R.; Camacho, R.; Vudyasetu, P.; Howell, J. (2007). "Interferómetro de transformada de Fourier de luz lenta". 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). "Realización de la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen usando fotones entrelazados en momento y posición a partir de conversión descendente paramétrica espontánea" (PDF) . Physical Review Letters . 92 (21): 210403. Bibcode :2004PhRvL..92u0403H. doi :10.1103/PhysRevLett.92.210403. PMID  15245267. S2CID  1945549. Archivado desde el original (PDF) el 23 de diciembre de 2019.
  21. ^ Broadbent, CJ; Zerom, P.; Shin, H.; Howell, JC; Boyd, RW (2009). "Discriminación de imágenes ortogonales de un solo fotón". Physical Review A . 79 (3): 033802. Bibcode :2009PhRvA..79c3802B. doi :10.1103/PhysRevA.79.033802. S2CID  17137829.
  22. ^ Bennink, R.; Bentley, S.; Boyd, R. (2002). "Imágenes de coincidencia de "dos fotones" con una fuente clásica". Physical Review Letters . 89 (11): 113601. Bibcode :2002PhRvL..89k3601B. doi :10.1103/PhysRevLett.89.113601. PMID  12225140.
  23. ^ Bennink, R.; Bentley, S.; Boyd, R.; Howell, J. (2004). "Imágenes de coincidencia clásicas y cuánticas". 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). "Medidas ópticas lineales y no lineales del campo local de Lorentz". 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). "Susceptibilidad no lineal de materiales ópticos compuestos en el modelo de Maxwell Garnett". Physical Review A . 46 (3): 1614–1629. Bibcode :1992PhRvA..46.1614S. doi :10.1103/physreva.46.1614. PMID  9908285.
  26. ^ Fischer, G.; Boyd, R.; Gehr, R.; Jenekhe, S.; Osaheni, J.; Sipe, J.; Weller-Brophy, L. (1995). "Respuesta óptica no lineal mejorada de materiales compuestos". Physical Review Letters . 74 (10): 1871–1874. Bibcode :1995PhRvL..74.1871F. doi :10.1103/PhysRevLett.74.1871. PMID  10057778.
  27. ^ Nelson, RL; Boyd, RW (1999). "Respuesta electroóptica mejorada de materiales compuestos en capas" (PDF) . Applied Physics Letters . 74 (17): 2417. Bibcode :1999ApPhL..74.2417N. doi :10.1063/1.123866. S2CID  119546622. Archivado desde el original (PDF) el 2021-02-10.
  28. ^ Lepeshkin, N.; Schweinsberg, A.; Piredda, G.; Bennink, R.; Boyd, R. (2004). "Respuesta óptica no lineal mejorada de cristales fotónicos metal-dieléctricos unidimensionales". Physical Review Letters . 93 (12): 123902. Bibcode :2004PhRvL..93l3902L. doi :10.1103/PhysRevLett.93.123902. PMID  15447264. S2CID  373742.
  29. ^ Heebner, JE; Boyd, RW (1999). "Conmutación totalmente óptica mejorada mediante el uso de un resonador de anillo de fibra no lineal" (PDF) . Optics Letters . 24 (12): 847–9. Bibcode :1999OptL...24..847H. doi :10.1364/ol.24.000847. PMID  18073873. S2CID  8732333. Archivado desde el original (PDF) el 23 de junio de 2020.
  30. ^ Heebner, JE; Lepeshkin, NN; Schweinsberg, A; Wicks, GW; Boyd, RW; Grover, R; Ho, PT (2004). "Respuesta de fase óptica lineal y no lineal mejorada de resonadores de microring de 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). "Biosensor fotónico con resonador de disco sensible". Applied Optics . 40 (31): 5742–7. Bibcode :2001ApOpt..40.5742B. doi :10.1364/AO.40.005742. PMID  18364865.
  32. ^ Boyd, Robert. "Óptica cuántica no lineal: la óptica no lineal se encuentra con el mundo cuántico". Sala de prensa de SPIE . Consultado el 29 de febrero de 2016 .
  33. ^ ab RW Boyd (2008). Óptica no lineal (tercera edición). Orlando: Academic Press.
  34. ^ ab Boyd, R.; Raymer, M.; Narum, P.; Harter, D. (1981). "Interacciones paramétricas de cuatro ondas en un sistema de dos niveles fuertemente impulsado". Physical Review A . 24 (1): 411–423. Bibcode :1981PhRvA..24..411B. doi :10.1103/PhysRevA.24.411.
  35. ^ Harter, D.; Narum, P.; Raymer, M.; Boyd, R. (1981). "Amplificación paramétrica de cuatro ondas de bandas laterales de Rabi en sodio". Physical Review Letters . 46 (18): 1192–1195. Código Bibliográfico :1981PhRvL..46.1192H. doi :10.1103/PhysRevLett.46.1192.
  36. ^ "La Royal Society of Canada da la bienvenida a 11 investigadores de la Universidad de Ottawa". Universidad de Ottawa . Consultado el 15 de septiembre de 2019 .
  37. ^ "Optica otorga a Robert Boyd la Medalla Frederic Ives 2023/Premio Jarus W. Quinn | Optica". www.optica.org . Consultado el 23 de octubre de 2023 .
  38. ^ Bauer, T; Banzer, P; Karimi, E; Orlov, S; Rubano, A; Marrucci, L; Santamato, E; Boyd, RW; Leuchs, G (2015). "Óptica. Observación de la polarización óptica de las bandas de Möbius". Science . 347 (6225): 964–6. Bibcode :2015Sci...347..964B. doi :10.1126/science.1260635. PMID  25636796. S2CID  206562350.
  39. ^ Franke-Arnold, S; Gibson, G; Boyd, RW; Padgett, MJ (2011). "Arrastre rotatorio de fotones mejorado por un medio de luz lenta". 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). "Correlaciones cuánticas en variables de momento angular orbital-ángulo óptico". Science . 329 (5992): 662–5. Bibcode :2010Sci...329..662L. doi :10.1126/science.1190523. PMID  20689014. S2CID  206526900.
  41. ^ Boyd, RW; Gauthier, DJ (2009). "Control de la velocidad de los pulsos de luz" (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). "Física. Deja que la mecánica cuántica mejore tus imágenes". Science . 321 (5888): 501–2. doi :10.1126/science.1161439. PMID  18653872. S2CID  206514485.
  43. ^ Zhu, Z; Gauthier, DJ; Boyd, RW (2007). "Luz almacenada en una fibra óptica mediante dispersión Brillouin estimulada". Science . 318 (5857): 1748–50. Bibcode :2007Sci...318.1748Z. doi :10.1126/science.1149066. PMID  18079395. S2CID  23181383.
  44. ^ Ralph, TC; Boyd, RW (2007). "FÍSICA. Mejor computación con fotones". Science . 318 (5854): 1251–2. doi :10.1126/science.1150968. PMID  18033871. S2CID  120573039.
  45. ^ Boyd, RW; Chan, KW; O'Sullivan, MN (2007). "Física. Extrañeza cuántica en el laboratorio". Science . 317 (5846): 1874–5. doi :10.1126/science.1148947. PMID  17901320. S2CID  117013423.
  46. ^ Boyd, RW; Shi, Z (2012). "Física óptica: cómo esconderse en el tiempo". Nature . 481 (7379): 35–6. Bibcode :2012Natur.481...35B. doi : 10.1038/481035a . PMID  22222745. S2CID  205069364.
  47. ^ Boyd, RW; Gauthier, DJ (2006). "Fotónica: Transparencia en un chip óptico". Nature . 441 (7094): 701–2. Bibcode :2006Natur.441..701B. doi : 10.1038/441701a . PMID  16760963. S2CID  4414188.