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F. J. Duarte

Francisco Javier "Frank" Duarte (nacido c. 1954) es un físico láser y autor /editor de varios libros sobre láseres sintonizables .

Sus investigaciones sobre óptica física y desarrollo de láser han ganado varios premios, incluido un Premio a la Excelencia en Ingeniería en 1995 por la invención del interferómetro láser de rendija N.

Investigación

Osciladores láser

Duarte y Piper introdujeron cavidades de rejilla de incidencia cercana al rasante con múltiples prismas que originalmente se divulgaron como osciladores láser sintonizables de ancho de línea estrecho bombeados por láser de cobre . [1] [2] Posteriormente, desarrolló configuraciones de rejilla de prismas múltiples de ancho de línea estrecho para osciladores láser de CO 2 de alta potencia [3] y osciladores láser orgánicos sintonizables de estado sólido. [4] [ cita requerida ]

Teoría de la dispersión intracavitaria

Duarte también concibió las teorías de dispersión de prismas múltiples para osciladores láser de ancho de línea estrecho ajustables , [5] y la compresión de pulsos láser de prismas múltiples , [6] [7] que se resumen en varios de sus libros. [8] [9] [10] La introducción a esta teoría es la ecuación de dispersión de prismas múltiples generalizada [5]

que ha encontrado una variedad de aplicaciones. [11] [12]

Láseres sintonizables para separación de isótopos

Sus configuraciones de oscilador láser de ancho de línea estrecho sintonizable [2] [13] han sido adoptadas por varios grupos de investigación que trabajan en la separación de isótopos por láser de vapor atómico de uranio (AVLIS). [14] [15] [16] Este trabajo fue apoyado por la Comisión Australiana de Energía Atómica . [13] Durante el curso de esta investigación, Duarte escribe que se acercó al entonces ministro federal de energía, Sir John Carrick , para abogar por la introducción de una instalación AVLIS en Australia. [17] En 2002, participó en una investigación que condujo a la separación de isótopos de litio utilizando láseres de diodo sintonizables de ancho de línea estrecho . [18]

Láseres de colorante orgánico de estado sólido

Desde mediados de los años 1980 hasta principios de los años 1990, Duarte y científicos del Comando de Misiles del Ejército de los EE. UU. desarrollaron osciladores láser reforzados de ancho de línea estrecho sintonizables directamente en el espectro visible. [19] [20] Esto constituyó la primera divulgación, en la literatura abierta, de un láser de ancho de línea estrecho sintonizable probado en un terreno accidentado. Esta investigación condujo a la experimentación con medios de ganancia de polímero y en 1994 Duarte informó sobre los primeros osciladores láser de colorante de estado sólido sintonizables de ancho de línea estrecho . [4] Estas arquitecturas de osciladores dispersivos luego se refinaron para producir una emisión de modo longitudinal único limitada solo por el principio de incertidumbre de Heisenberg . [21]

Medios de ganancia orgánicos

La investigación conjunta, con RO James, sobre materiales orgánicos-inorgánicos de estado sólido, condujo al descubrimiento de medios de ganancia de nanopartículas de polímero y a la emisión de rayos láser homogéneos de baja divergencia ajustables desde esta clase de medios. [22] En 2005, Duarte y sus colegas fueron los primeros en demostrar la emisión coherente direccional de un semiconductor orgánico excitado eléctricamente . [23] [24] Estos experimentos utilizaron un OLED en tándem dentro de una configuración interferométrica integrada. [23] [24]

El trabajo de Duarte en esta área comenzó con la demostración de la emisión láser de ancho de línea estrecho utilizando colorantes de cumarina -tetrametilo [25] [26] que ofrecen una alta eficiencia de conversión y una amplia capacidad de ajuste en la región verde del espectro electromagnético. [27]

Interferometría y óptica cuántica

Duarte y sus colegas demostraron la superposición de patrones de difracción sobre interferogramas de N rendijas. Este interferograma corresponde al carácter interferométrico b ( N = 3 rendijas) y exhibe un patrón de difracción superpuesto sobre el ala exterior derecha (ver texto).

A finales de los años 1980, inventó el interferómetro láser digital de rendija N para aplicaciones en imágenes y microscopía . [28] Al mismo tiempo, aplicó la notación de Dirac para describir mecánicamente sus características interferométricas y de propagación. [29] [30] [31] Otra innovación en este interferómetro fue el uso de haces gaussianos extremadamente alargados, con relaciones de ancho a altura de hasta 2000:1, para la iluminación de la muestra. [31]

Esta investigación también condujo a la ecuación interferométrica generalizada de N-rendijas que luego se aplicó para describir fenómenos ópticos clásicos como interferencia , difracción , refracción y reflexión , en un enfoque cuántico generalizado y unificado [32] [33] que incluye refracción positiva y negativa. [34] También derivó la ecuación de ancho de línea de cavidad , para osciladores láser dispersivos, utilizando principios mecánicos cuánticos. [35]

Otros desarrollos incluyen interferómetros láser de rendija N muy grandes para generar y propagar caracteres interferométricos para comunicaciones ópticas seguras en el espacio libre . [36] [37] Caracteres interferométricos es un término acuñado en 2002 para vincular señales interferométricas a caracteres alfanuméricos (ver la leyenda de la figura). [36] Estos experimentos proporcionaron la primera observación de patrones de difracción superpuestos sobre señales de interferencia que se propagan, demostrando así la interceptación no destructiva (o suave) de interferogramas que se propagan. [37]

Un resultado derivado de esta investigación, con aplicaciones en la industria de la aviación, fue el descubrimiento de que los interferómetros láser de rendija N son detectores muy sensibles de la turbulencia en aire claro . [37] [38]

Duarte proporciona una descripción de la óptica cuántica, casi enteramente a través de la notación de Dirac, en su libro Óptica cuántica para ingenieros . [39] En este libro, deriva la amplitud de probabilidad para el entrelazamiento cuántico,

que él llama amplitud de probabilidad de Pryce - Ward , desde una perspectiva interferométrica de N -rendijas . Esto es lo que se convierte en la probabilidad revelada por Pryce y Ward. [40] [41] [42] Duarte también enfatiza un enfoque pragmático no interpretativo de la mecánica cuántica. [39] [40] [43]

Carrera

Universidad Macquarie

En la Universidad Macquarie , Duarte estudió física cuántica con John Clive Ward y física de semiconductores con Ronald Ernest Aitchison . Su investigación de doctorado se centró en la física del láser y su supervisor fue James A. Piper .

En el área de política universitaria, estableció y dirigió el movimiento de reforma científica de Macquarie , [44] [45] que transformó la estructura de títulos de la universidad. La reforma científica de Macquarie fue ampliamente apoyada por científicos locales, incluidos los físicos RE Aitchison , REB Makinson , AW Pryor y JC Ward . En 1980, Duarte fue elegido como uno de los representantes de Macquarie en la Unión Australiana de Estudiantes , de donde fue expulsado y luego reinstalado por "pasarse por encima de las mesas". [ cita requerida ]

Después de completar su trabajo de doctorado, Duarte realizó una investigación postdoctoral con BJ Orr en la Universidad de Nueva Gales del Sur , y luego regresó a la Universidad Macquarie .

Fase americana

En 1983, Duarte viajó a los Estados Unidos para asumir una cátedra de física en la Universidad de Alabama . En 1985 se unió a los Laboratorios de Investigación de Imágenes, en la Eastman Kodak Company , donde permaneció hasta 2006. Mientras estuvo en Kodak fue presidente de Lasers '87 y conferencias posteriores de esta serie. [46] Duarte ha tenido una larga asociación con el Comando de Misiles del Ejército de los EE. UU. y el Comando de Aviación y Misiles del Ejército de los EE. UU. , donde ha participado (con RW Conrad y TS Taylor [20] ) en investigación de energía dirigida .

Fue elegido miembro del Instituto Australiano de Física en 1987) y miembro de la Sociedad Óptica de América en 1993. [47]

En 1995, recibió el Premio a la Excelencia en Ingeniería por "la invención de un interferómetro coherente electroóptico para aplicaciones directas al diagnóstico por imágenes de superficies transparentes, como películas fotográficas y sustratos de películas". [48] [49] y en 2016, recibió la Medalla David Richardson por "contribuciones fundamentales a la física y la tecnología de matrices de prismas múltiples para osciladores láser sintonizables de ancho de línea estrecho y compresión de pulsos láser", [50] de la Sociedad Óptica.

Personal

Rotor de polarización de Duarte

Duarte nació en Santiago de Chile y viajó a Sídney, Australia , cuando era adolescente. Allí vivió primero en Strathfield y luego en la pequeña ciudad norteña de Cowan . En los Estados Unidos residió durante un breve período en Tuscaloosa, Alabama , y ​​luego se mudó al oeste de Nueva York . [ cita requerida ]

Libros

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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