Robert W. Boyd

Robert Boyd
Boyd 2010
Född	Robert William Boyd ( 1948-03-08 ) 8 mars 1948 Buffalo , New York , USA
Nationalitet	amerikansk
Alma mater	MIT (BS) University of California, Berkeley (PhD)
Utmärkelser	Charles Hard Townes Award (2016) Arthur L. Schawlow-priset i laservetenskap (2016) Humboldtpriset (2010) Willis E. Lamb Award (2009)
Vetenskaplig karriär
Fält	Fysik Icke-linjär optik Fotonik Optisk fysik Nanofotonik Kvantoptik
institutioner	University of Rochester Universitetet i Ottawa
Avhandling	An Infrared Upconverter for Astronomical Imaging (1977)
Doktorand rådgivare	Charles H. Townes
Hemsida	www .boydnlo .ca www .hajim .rochester .edu /optics /sites /boyd /

Robert William Boyd (född 8 mars 1948) är en amerikansk fysiker känd för sitt arbete inom optisk fysik och särskilt i olinjär optik . Han är för närvarande pristagare av Canada Excellence Research Chair i Quantum Nolinear Optics baserad vid University of Ottawa, professor i fysik korsutnämnd till School of Electrical Engineering and Computer Science vid University of Ottawa, och professor i optik och professor i fysik vid University of Rochester .

Utbildning och karriär

Robert Boyd föddes i Buffalo , New York . Han fick en Bachelor of Science -examen i fysik från Massachusetts Institute of Technology (MIT) och en Ph.D. i fysik från University of California, Berkeley . Hans doktorsavhandling handledes av Charles Townes och involverar användningen av olinjära optiska tekniker för infraröd detektion för astronomi. Professor Boyd började på fakulteten vid University of Rochester 1977 och blev 2001 M. Parker Givens professor i optik och professor i fysik. 2010 blev han professor i fysik och Canada Excellence Research Chair i icke-linjär kvantoptik vid University of Ottawa . Hans forskningsintressen inkluderar studier av "långsam" och "snabb" ljusutbredning , kvantavbildningstekniker , olinjära optiska interaktioner, studier av olinjära optiska egenskaper hos material och utvecklingen av fotoniska enheter inklusive fotoniska biosensorer . Boyd har skrivit två böcker, samredigerat två antologier, publicerat över 500 forskningsartiklar och tilldelats fem patent. Han är 2009 mottagare av Willis E. Lamb Award for Laser Science and Quantum Optics och 2016 mottagare av Charles H Townes Award. Han är medlem i American Physical Society (APS), Optical Society of America (OSA), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) och SPIE . Han har varit ordförande för Division of Laser Science i APS och har varit chef för OSA. Boyd har varit medlem i styrelsen för redaktörer för Physical Review Letters och i styrelsen för granskande redaktörer för Science Magazine . Han har ett h-index på 111 (enligt Google Scholar ).

Forskning

Dr Robert Boyd med sitt långsamma ljus i rubinexperiment.

Boyds forskningsintressen är i icke-linjär optik , fotonik , optisk fysik , nanofotonik och kvantoptik .

Långsamt och snabbt ljus

Boyd har gjort betydande bidrag till forskningsfältet känt som långsamt och snabbt ljus . Kort efter utvecklingen av stort intresse inom detta område år 2000, insåg han att det är möjligt att producera långsamma och snabba ljuseffekter i rumstempererade fasta ämnen. Fram till den tiden hade de flesta arbetare använt sig av system av fria atomer som atomångor och Bose-Einstein-kondensat för att kontrollera ljusets grupphastighet. Insikten att långsamma ljuseffekter kan erhållas i rumstemperatur fasta ämnen har möjliggjort utvecklingen av många tillämpningar av dessa effekter inom fotonikområdet. I synnerhet, tillsammans med sina elever, var han banbrytande för användningen av koherenta befolkningssvängningar som en mekanism för att producera långsamt och snabbt ljus i rumstemperatur fasta ämnen. Hans arbete har lett till en uppskattning av det stora utbudet av exotiska effekter som kan uppstå vid förökning av ljus genom sådana strukturer, inklusive observation av "bakåt" ljusutbredning. Boyd har också varit avgörande för att utveckla andra långsamma ljusmetoder som stimulerad Brillouin-spridning. På senare tid har han gått vidare till undersökningen av tillämpningar av långsamt ljus för buffring och signalregenerering. Han kom också till insikten att metoder med långsamt ljus kan användas för att få enorma förbättringar i upplösningen av interferometriska spektrometrar, och han arbetar för närvarande med utvecklingen av spektrometrar baserade på denna princip. Som bara en indikation på inverkan av Roberts arbete på långsamt och snabbt ljus, har hans Science-uppsats citerats 523 gånger.

Kvantavbildning

Boyd har varit avgörande i skapandet och utvecklingen av området kvantavbildning. Detta fält använder ljusets kvantegenskaper, såsom klämning och intrassling, för att utföra bildbildning med högre upplösning eller känslighet än vad som kan uppnås genom användning av klassiska ljuskällor. Hans forskningsbidrag inom detta område har inkluderat studier av karaktären av positions- och momentumförveckling, förmågan att imponera många bitar av information på en enskild foton och studier för att identifiera kvantum eller klassisk karaktär av tillfällighetsavbildning. Det sistnämnda arbetet har fått samhället att inse att klassiska korrelationer ibland kan användas för att efterlikna effekter som verkar vara av ett kvantursprung, men med mycket enklare laboratorieimplementationer.

Lokala fälteffekter och mätning av Lorentz röda skift

Boyd har utfört grundläggande studier av karaktären av lokala fälteffekter i optiska material inklusive täta atomångor. Ett nyckelresultat av detta arbete var den första mätningen av Lorentz röda förskjutning, en förskjutning av atomabsorptionslinjen som en konsekvens av lokala fälteffekter. Detta rödskifte hade förutspåtts av Lorentz under senare delen av artonhundratalet, men hade aldrig tidigare observerats experimentellt. Förutom att bekräfta denna hundraåriga förutsägelse är detta arbete betydelsefullt för att bekräfta giltigheten av Lorentz lokalfältsformalism även under förhållanden som är förknippade med resonanssvaret från atomångor.

Utveckling av icke-linjära optiska kompositmaterial

Boyd har tagit en ledande roll i att utnyttja lokala fälteffekter för att skräddarsy den olinjära optiska responsen hos kompositoptiska material och strukturer. Tillsammans med John Sipe förutspådde han att kompositmaterial kunde ha en icke-linjär respons som överstiger deras beståndsdelar och demonstrerade denna förbättrade olinjära optiska respons i material inklusive olinjära optiska material, elektrooptiska material och fotoniska bandgap-strukturer. Liknande typer av förbättringar kan förekomma för fiber- och nanotillverkade ringresonatorsystem, med viktiga tillämpningar inom fotonisk omkoppling och avkänning av biologiska patogener.

Grunderna för olinjär optik

Boyd har också bidragit till den övergripande tillväxten inom området olinjär optik. Hans enskilt största bidrag har kanske varit i form av hans lärobok Icke-linjär optik . Boken har fått beröm för sin pedagogiska tydlighet. Det har blivit standarduppslagsverket inom detta område och har hittills sålt över 12 000 exemplar. Rabi-svängningarnas roll för att bestämma karaktären av fyrvågsblandningsprocesser i starkt drivna atomångor. Detta arbete har haft bestående inverkan på fältet med en viss artikel som har citerats 293 gånger.

Pris och ära

• Blythe Lektor, Institutionen för fysik, University of Toronto , 1987–1988.
• Fellow, Optical Society of America , 1998.
• Fellow, American Physical Society , 2001.
• Herta Leng Memorial Lecture, Rensselaer Polytechnic Institute , 13 april 2005.
• Föreläsare i Frontiers In Spectroscopy-serien vid Ohio State University, januari 2006.
• Forskning utvald av tidningen Discover till en av de 100 bästa forskningshistorierna 2006 (varav endast sex var inom fysik).
• Forskning som beskrivs i New York Times , 16 maj 2006.
• Willis E. Lamb Award för laservetenskap och kvantoptik, 2009.
• Humboldtpriset för fysik, 2010.
• Canada Excellence Research Chair i Quantum Nolinear Optics, 2010.
• Fellow, SPIE , 2014.
• Quantum Electronics Award, IEEE Photonics Society , 2014.
• Hedersdoktor vid University of Glasgow , 2014.
• IEEE Photonics Society Distinguished Lecturer, 2015–2016.
• Arthur L. Schawlow-priset i laservetenskap , American Physical Society , 2016.
• Charles Hard Townes Award , Optical Society , 2016.
• Fellow i Royal Society of Canada , 2019.

Publikationer

Boyds arbete har publicerats i stor omfattning i böcker och peer-reviewed vetenskapliga tidskrifter , inklusive Science , Nature och Physical Review Letters .

Böcker

• Radiometri och detektion av optisk strålning av RW Boyd (1983).
• Optical Instabilities Redigerat av RW Boyd, MG Raymer och LM Narducci (1986).
• Icke-linjär optik av RW Boyd, icke-linjär optik (1991, 2002 och 2008).
• Contemporary Nolinear Optics Redigerad av GP Agrawal och RW Boyd (1991).