James P. Gordon - James P. Gordon
James P. Gordon | |
---|---|
narozený |
|
20. března 1928
Zemřel | 21. června 2013 Manhattan, New York, New York
|
(ve věku 85)
Národnost | Spojené státy |
Alma mater |
Technologický institut Columbia University Massachusetts |
Vědecká kariéra | |
Pole | Fyzika |
Instituce | Bell Labs |
Doktorský poradce | Charles Hard Townes |
James Power Gordon (20. března 1928 - 21. června 2013) byl americký fyzik známý svou prací v oblasti optiky a kvantové elektroniky . Jeho příspěvky zahrnují návrh, analýzu a výstavbu první maser v 1954 jako doktorský student na Columbia University pod vedením CH Townes , vývoj pomocí stupnice ekvivalent Shannon ‚s informační kapacity vzorce v roce 1962, vývoj teorie pro difúze atomů v optické pasti (společně s A. Ashkinem ) v roce 1980 a objev toho, co je nyní známé jako Gordon-Hausův efekt v solitonovém přenosu, společně s HA Hausem v roce 1986. Gordon byl členem Národní akademie inženýrství (od roku 1985) a Národní akademie věd (od roku 1988).
Životopis a osobní život
JP Gordon se narodil v Brooklynu v New Yorku 20. března 1928 a byl vychován ve Forest Hills, Queens a Scarsdale, New York . Jeho otec, Robert S.Gordon, byl právník a pracoval jako viceprezident a generální rada pro National Dairy, nyní Kraftco. Gordon navštěvoval Scarsdale High School a Phillips Exeter Academy (třída 1945). V roce 1949 získal bakalářský titul na Massachusettském technologickém institutu (MIT) a jako postgraduální student nastoupil na fyzikální oddělení Kolumbijské univerzity . Získal magisterský a doktorský titul z fyziky v roce 1951, respektive 1955. V rámci svého doktorského výzkumu navrhl, postavil a předvedl úspěšnou činnost prvního masera společně s Herbertem J. Zeigerem a se svým doktorským poradcem Charlesem H. Townesem . Vynález masera získal Nobelovu cenu za fyziku, o kterou se CH Townes v roce 1964 podělil s ruskými vědci N. Bassovem a A. Prokhorovem . Počínaje rokem 1955 a až do svého odchodu do důchodu v roce 1996 pracoval Gordon jako vědec ve společnosti AT&T Bell-Laboratories, kde v letech 1958 až 1980 vedl oddělení výzkumu kvantové elektroniky, které se původně nacházelo v Murray Hill a později v Holmdel Township , a to jak v stát New Jersey. V letech 1962–1963 strávil rok jako hostující profesor na Kalifornské univerzitě v San Diegu .
V roce 1960 se oženil se Susannou Bland Waldnerovou, bývalou počítačovou programátorkou Bell-Labs. Pár měl tři děti: James Jr., Susanna a Sara. Obyvatel Rumsonu v New Jersey zemřel 21. června 2013 ve věku 85 let v nemocnici v New Yorku na rakovinu.
Kromě své vědecké kariéry hrál Gordon platformový tenis , když v roce 1959 vyhrál americký národní šampionát ve čtyřhře mužů a v letech 1961 a 1962 ve smíšené čtyřhře.
Gordonův bratr Robert S. Gordonova přednáška z epidemiologie je každoroční ocenění na jeho počest, které uděluje National Institutes of Health (NIH).
Vědecká činnost
Lasery a rezonátory
Během doktorského studia u CH Townes na Kolumbijské univerzitě pracoval Gordon na návrhu, analýze a konstrukci maseru. Tato práce vytvořila první prototyp toho, co se později vyvinulo v laser (původně nazývaný „optický maser“) a stal se jedním z nejdůležitějších pracovních koní v technologii 20. století. Gordonův pozdější příspěvek k laserům zahrnoval analýzu konfokálního nebo zakřiveného zrcadlového laserového rezonátoru. Spojil se s G. Boydem, aby do studie rezonátoru zavedl koncept Hermite-Gaussových režimů, což ovlivnilo veškerý následný výzkum prováděný na laserových rezonátorech. V jeho práci s RL Fork a OE Martinez v roce 1994 byl navržen mechanismus pro generování laditelné negativní disperze pomocí párů hranolů. Tento vynález byl nápomocen při dosahování ultrakrátkých laserových impulsů, kritických v mnoha aplikacích využívajících laserovou technologii.
Kvantové informace
V roce 1962 Gordon studoval důsledky kvantové mechaniky na Shannonovu informační kapacitu. Poukázal na hlavní efekty kvantování a odhadl kvantový ekvivalent Shannonova vzorce pro informační kapacitu kanálu. Gordonova domněnka, později prokázaná Alexandrem Holevem a známá jako Holevoova věta , se stala jedním z ústředních výsledků v moderní oblasti kvantové informační teorie. Ve své práci s WH Louisell publikované v roce 1966 se Gordon zabýval problémem měření v kvantové fyzice, přičemž se zaměřil zejména na simultánní měření noncommuting pozorovatelných. Pojem „operátor měření“, který byl v této práci představen, byl ranou verzí toho, co je v současné době v kontextu teorie kvantového měření označováno jako POVM (positive-Operator Value) . Po jeho odchodu do důchodu se Gordon znovu zabýval tématem kvantových informací a jeho poslední článek na toto téma s názvem „Komunikace a měření“ byl publikován na arxivu rok po jeho smrti.
Atomová difúze
Poté, co se připojil k úsilí Arthura Ashkina manipulovat mikročástice pomocí laserových paprsků, napsal Gordon první teorii popisující radiační síly a hybnost v dielektrických médiích. Později společně s Ashkinem modeloval pohyb atomů v radiační pasti. Tato práce spolu s Ashkinovými experimenty byla základem toho, co se později vyvinulo do polí zachycování atomů a optických pinzet .
Solitony a optické komunikace
Velká část Gordonovy pozdější kariéry se zaměřila na studium solitonového přenosu v optických vláknech. Ohlásil první experimentální pozorování solitonů v optických vláknech na papíru, jehož spoluautorem jsou RH Stolen a LF Mollenauer. V klíčovém příspěvku z roku 1986 Gordon vysvětlil a zformuloval teorii solitonového posunu vlastní frekvence, která byla pozorována před experimenty. Ve stejném roce společně s prof. HA Hausem z Massachusettského technologického institutu (MIT) předpověděl a kvantifikoval časovací a jitterový efekt vyplývající ze spojení mezi solitony a šumem optického zesílení v zesílených optických systémech. Tento efekt byl prokázán jako jeden z nejzákladnějších faktorů při určování výkonnosti solitonových systémů a nyní je široce uznáván jako Gordon-Hausův efekt. V roce 1990 Gordon a Mollenauer předpovídali a analyzovali zlepšení fázového šumu v důsledku optické nelinearity vláken. Tento jev, často označovaný jako Gordon-Mollenauerův efekt, byl klíčovým faktorem při prevenci používání solitonů v koherentní optické komunikaci.
Gordonův poslední hlavní příspěvek k oblasti komunikace s optickými vlákny byl v matematické formulaci jevu disperze polarizačního režimu (PMD), který představuje jeden z nejdůležitějších faktorů při určování výkonnosti systémů optických vláken. Jeho práce, spoluautorem H. Kogelnika , se objevila ve sborníku Národní akademie věd a formulace v ní prezentovaná se stala standardem v mnoha dalších textech zabývajících se polarizačními jevy v optických vláknech.
Společnosti a vyznamenání
- Člen Americké fyzikální společnosti
- Fellow of the Optical Society of America (OSA)
- Životní kolega IEEE
- Cena Charlese Hard Townese (OSA, 1981)
- National Academy of Engineering ( člen od roku 1985)
- National Academy of Science ( člen od roku 1988)
- Cena Max Born (OSA, 1991)
- Willis E. Lamb Award za laserovou vědu a kvantovou optiku (2001)
- Fredrick Ives Medal (OSA, 2002)
- Čestný člen Optické společnosti (OSA, 2011)
Reference
externí odkazy
- Vývoj laserů z webových stránek Science Clarified.
- Rozhovor o fotonice přírody s A. Ashkinem o vývoji chlazení atomů a optické pinzety
- Rozhovor s CH Townes k 50. narozeninám laseru
- Vysvětlil Gordon-Hausův efekt, Encyklopedie laserové fyziky a technologie
- Vědci (včetně tří laureátů Nobelovy ceny) hovoří na sympoziu konaném v Gordonově paměti