Luigi Lugiato
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Luigi Lugiato
Foto Lugiato.jpg
Nació (1944-12-17) 17 de diciembre de 1944 (76 años)
Limbiate , Italia
Nacionalidaditaliano
alma materUniversidad de Milán
Conocido por
Premios
  • Medalla Michelson (1987)
  • Medalla Willis Lamb (2002)
  • Premio de Electrónica y Óptica Cuántica (2003)
  • Premio Max Born (2007)
  • Premio y medalla Fermi (2008)
Carrera científica
Los camposFísica
Instituciones
  • Universidad de Milán
  • Politécnico de Turín
  • Universidad de Insubria

Luigi Lugiato (nacido el 17 de diciembre de 1944) es un físico italiano y profesor emérito de la Universidad de Insubria ( Varese / Como ). [1] Es mejor conocido por su trabajo en óptica teórica no lineal y cuántica, y especialmente por la ecuación de Lugiato-Lefever (LLE, [2] ). Es autor de más de 340 artículos científicos y del libro de texto Nonlinear Dynamical Systems (con F. Prati y M. Brambilla). [3] Su trabajo ha sido teórico pero ha estimulado una gran cantidad de experimentos importantes en el mundo. También se caracteriza por el hecho de combinar los aspectos clásico y cuántico de los sistemas ópticos.

Educación, carrera e investigación

Lugiato recibió su título de doctor en Física, summa cum laude, de la Universidad de Milán , Italia, el 13 de marzo de 1968. Posteriormente se convirtió en Investigador del Ministerio de Educación Pública de Italia e Investigador del Instituto de Física Nuclear de la Universidad de Milán. En 1974 se convierte en profesor ayudante y en 1980 es promovido a profesor asociado en la misma universidad. En 1987 se convirtió en profesor titular en el Politécnico de Turín , en 1990 se trasladó a la Universidad de Milán y en 1998 a la Universidad de Insubria en Como.

En el lado clásico, sus investigaciones se centraron principalmente en los fenómenos de biestabilidad e inestabilidad que surgen en los medios no lineales contenidos en las cavidades ópticas, y los efectos de la formación espontánea de patrones temporales, espaciales y espacio-temporales generados por la inestabilidad. Y también estudió extensamente la generación y manipulación de solitones de cavidad mediante la inyección de pulsos de dirección de escritura / borrado en el resonador. Stephane Barland, Jorge Tredicce et al [4] y en otros sistemas han observado experimentalmente solitones de cavidad en los planos ortogonales a la dirección de propagación de la luz en láseres semiconductores emisores de superficies de cavidades verticales (véanse las revisiones [5] [6] ).

En este marco, la más conocida es la ecuación que introdujo en 1987 [2] junto con Renè Lefever, como paradigma para la formación espontánea de patrones en sistemas ópticos. Los patrones surgen de la interacción de un campo coherente, que se inyecta en el resonador, con un medio de Kerr que llena la cavidad. La misma ecuación rige dos tipos de patrones: patrones estacionarios que se forman en los planos ortogonales con respecto a la dirección de propagación de la luz y patrones que surgen en la dirección de propagación longitudinal, viajan a lo largo de la cavidad con la velocidad de la luz en el medio y dan lugar a una secuencia de pulsos en la salida de la cavidad. El escenario de patrones longitudinales descrito por la LLE constituye un caso especial de inestabilidad multimodo debiestabilidad óptica previamente descubierta por Lugiato en colaboración con Rodolfo Bonifacio. [7] Willie Firth, Andrew Scroggie, Mustapha Tlidi, René Lefever, Lugiato et al. [8] La primera observación experimental de solitones de cavidad en la dirección longitudinal de propagación, de acuerdo con el LLE, fue obtenida en una cavidad de fibra por Francois Leo, Stephane Coen, Mark Haelterman et al. [9]

El interés en el LLE aumentó aún más hacia el final de la primera década del nuevo siglo, porque resultó que el LLE longitudinal describe con mucha precisión el fenómeno de los peines de frecuencia de Kerr (KFC) en microrresonadores, descubierto en 2007 por Tobias Kippenberg y colaboradores [10] explotando los modos de galería de susurros activados por un láser CW inyectado en un microrresonador de alta Q lleno de un medio Kerr. KFC, a veces asociado con solitones de cavidad de Kerr, [11] tiene un ancho de banda que puede exceder una octava y tasas de repetición en las frecuencias de microondas a THz, lo que ofrece un potencial sustancial para la miniaturización y la integración fotónica a escala de chip. [12]Esta tecnología se ha aplicado, por ejemplo, a las telecomunicaciones coherentes, la espectroscopia, los relojes atómicos, así como la medición de distancia por láser y la calibración de espectrómetros astrofísicos. Las condiciones bastante idealizadas asumidas en la formulación del LLE se han materializado perfectamente por el espectacular progreso tecnológico en el campo de la fotónica que ha llevado, en particular, al descubrimiento de KFC.

Un artículo de Lugiato con Claudio Oldano y Lorenzo Narducci [13] generalizó el LLE, formulado para un sistema sin inversión de población, al caso de un láser cerca del umbral. Esta ecuación está estrechamente relacionada con observaciones experimentales muy recientes de peines de frecuencia en láseres de cascada cuántica cerca del umbral por Marco Piccardo, Federico Capasso et al. [14]

En el lado cuántico, las investigaciones de Lugiato han contribuido profundamente al estudio de los estados no clásicos del campo de radiación, en particular la compresión , centrándose especialmente en los casos de biestabilidad óptica y generación de segundos armónicos . En la década de 1990, sus investigaciones se centraron en los aspectos cuánticos de los patrones ópticos y en los aspectos espaciales de la compresión. Estos resultados contribuyeron sustancialmente al nacimiento de un campo novedoso que se ha denominado imagen cuántica, y explota la naturaleza cuántica de la luz para desarrollar nuevas técnicas de formación de imágenes y para la elaboración de información en configuraciones paralelas.

Sobre la base de una formulación cuántica del LLE, Lugiato fue el primero en predecir la compresión en un patrón óptico [15] (hoy en día se llamaría compresión en KFC). Este efecto ha sido demostrado experimentalmente recientemente por Alexander Gaeta, Michal Lipson et al y lo denominaron “exprimir el chip”. [dieciséis]

Reconocimiento

Lugiato es miembro de la Sociedad Italiana de Física , de la Academia Europaea , [17] del Istituto Lombardo, Accademia di Scienze e Lettere , es miembro de la Optical Society of America , de la American Physical Society , de la European Physical Society , de el Instituto Franklin . De 1980 a 1990 fue profesor adjunto honorario en el Departamento de Física y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de Drexel, Filadelfia.

También ha recibido numerosos premios, entre ellos la medalla Albert A. Michelson en 1987, [18] la medalla Willis E. Lamb de ciencia láser y óptica cuántica en 2002, [19] el premio de óptica cuántica y electrónica de la Sociedad Europea de Física en 2003. , [20] el 18º Premio Internacional Khwarizmi en 2005, [21] el Premio Max Born de la Optical Society of America en 2007, [22] el Premio Fermi y la Medalla de la Sociedad Italiana de Física en 2008 [23] ], el International Premio Luigi Tartufari de la Accademia Nazionale dei Lincei en 2010. En 2019 recibió el premio Quantum Electronics Award de la IEEE Photonics Society [24] y un Doctorado en Ciencias honoris causa de la Universidad de Strathclyde en Glasgow.

Vida

Su esposa Vilma Tagliabue y él tienen un hijo, Paolo Lugiato , gerente general que, casado con Stefania Neri, tiene dos hijos, Filippo y Valentina.

Referencias

  • Yanne K., Chembo ; Damià, Gomila; Mustapha, Tlidi; Curtis R., Menyuk (eds.). "Reportaje sobre teoría y aplicaciones de la ecuación de Lugiato-Lefever" . European Physical Diario D . doi : 10.1140 / epjd / e2017-80572-0 .
  • Lugiato, LA (1984). Wolf, E. (ed.). "Biestabilidad óptica". Progreso en Óptica . XXI : 71-216. doi : 10.1016 / S0079-6638 (08) 70122-7 .
  • Gatti, A .; Brambilla, E .; Lugiato, LA (2008). Wolf, E. (ed.). Imágenes cuánticas . Progreso en Óptica . LI . págs. 251–348. doi : 10.1016 / S0079-6638 (07) 51005-X . ISBN 9780444532114.
  • Lugiato, LA; Prati, F .; Brambilla, M. (2015). "Capítulo 28: El modelo de Lugiato Lefever". Sistemas ópticos no lineales . Prensa de la Universidad de Cambridge. doi : 10.1017 / CBO9781107477254.032 . ISBN 9781107477254.
  • Lugiato, LA (2007). Divertirsi con la ricerca-Viaggio curioso nell'ottica moderna . Di Renzo Editore, Roma.
  • Lugiato, LA; Tagliabue, Vilma (2017). L'uomo e il limite-La sfida che dà un senso alla vita . Franco Angeli editore, Milán.

Notas

  1. ^ Insubria de la Universidad
  2. ^ a b Lugiato, LA; Lefever, R. (1987). "Estructuras disipativas espaciales en sistemas ópticos pasivos" (PDF) . Cartas de revisión física . 58 (21): 2209–2211. Código Bibliográfico : 1987PhRvL..58.2209L . doi : 10.1103 / PhysRevLett.58.2209 . PMID 10034681 .  
  3. ^ Lugiato, LA; Prati, F .; Brambilla, M. (2015). Sistemas ópticos no lineales . Prensa de la Universidad de Cambridge. doi : 10.1017 / CBO9781107477254.032 . ISBN 9781107477254.
  4. ^ Barland, S .; Tredicce, JR; Brambilla, M .; Lugialo, LA, Balle S .; Giudici, M .; Maggipinto, T .; Spinelli, L .; Tissoni, G .; Knoedl, Th .; Miller, M .; Jaeger, R. (2002). "Solitones de cavidad como píxeles en microcavidades de semiconductores". Naturaleza . 419 (6908): 699–702. Código Bibliográfico : 2002Natur.419..699B . doi : 10.1038 / nature01049 . PMID 12384692 . S2CID 4404010 .  
  5. ↑ Ackemann, Th .; Firth, WJ; Oppo, G.-L. (2009). "Fundamentos y aplicaciones de los solitones disipativos espaciales en dispositivos fotónicos". Avances en Física Atómica, Molecular y Óptica . 57 : 323–421. doi : 10.1016 / S1049-250X (09) 57006-1 .
  6. ^ Kuszelewicz, R .; Barbay, S .; Tissoni, G .; Almuneau, G. (2010). "Editorial sobre solitones ópticos disipativos". EUR. Phys. J. D . 59 (1): 1–2. Código Bibliográfico : 2010EPJD ... 59 .... 1K . doi : 10.1140 / epjd / e2010-00167-7 . S2CID 123075602 . 
  7. ↑ Bonifacio, R .; Lugiato, LA (1978). "Inestabilidades para un absorbedor impulsado coherentemente en una cavidad de anillo". Lettere al Nuovo Cimento . 21 (15): 510-516. doi : 10.1007 / BF02763162 . S2CID 120619908 . 
  8. ^ Scroggie, AJ; Firth, WJ; Mc Donald, GS; Tlidi, M .; Lefever, R .; Lugiato, LA (1994). "Formación de patrones en una cavidad de Kerr pasiva" (PDF) . Caos, solitones y fractales . 4 (8–9): 1323–1354. Código Bibliográfico : 1994CSF ..... 4.1323S . doi : 10.1016 / 0960-0779 (94) 90084-1 .
  9. ^ Leo, F .; Kockaert, P .; Gorza, SP; Emplit, P .; Haelterman, M. (2010). "Solitones de cavidad temporal en medios Kerr unidimensionales como bits en un búfer totalmente óptico". Nat. Fotónica . 4 (7): 471–476. Código Bibliográfico : 2010NaPho ... 4..471L . doi : 10.1038 / nphoton.2010.120 .
  10. ^ Del'Haye, P .; Schliesser, A .; Arcizet, O .; Wilken, T .; Holzwarth, R .; Kippenberg, TJ (2007). "Generación de peine de frecuencia óptica a partir de un microrresonador monolítico". Naturaleza . 450 (7173): 1214–1217. arXiv : 0708.0611 . Código Bibliográfico : 2007Natur.450.1214D . doi : 10.1038 / nature06401 . PMID 18097405 . S2CID 4426096 .  
  11. ^ Herr, T .; Brasch, V .; Jost, JD; Wang, CY; Kondratiev, NM; Gorodetsky, ML; Kippenberg, TJ (2014). "Solitones temporales en microrresonadores ópticos". Nature Photonics . 8 (2): 145-152. arXiv : 1211.0733 . Código bibliográfico : 2014NaPho ... 8..145H . doi : 10.1038 / nphoton.2013.343 . S2CID 118546909 . 
  12. ^ Chembo, YK (2016). "Peines de frecuencia óptica de Kerr: teoría, aplicaciones y perspectivas" . Nanofotónica . 5 (2): 214–230. Código Bibliográfico : 2016Nanop ... 5 ... 13C . doi : 10.1515 / nanoph-2016-0013 .
  13. ^ Lugiato, LA; Oldano, C .; Narducci, LM (1988). "Bloqueo de frecuencia cooperativa y estructuras espaciales estacionarias en láseres". J. Opt. Soc. Am . 5 (5): 879–888. Código bibliográfico : 1988JOSAB ... 5..879L . doi : 10.1364 / JOSAB.5.000879 .
  14. ↑ Piccardo, M .; Schwartz, B .; Kazakov, D .; Beiser, M .; Opakak, N .; Wang, Y .; Jha, S .; Hillbrand, J .; Tamagnone, M .; Chen, W .; Zhu, A; Columbo, L .; Belyanin, A .; Capasso, F. (2020). "Peines de frecuencia inducidos por turbulencia de fase". Naturaleza . 582 (7812): 360–364. arXiv : 1906.05078 . Código Bib : 2020Natur.582..360P . doi : 10.1038 / s41586-020-2386-6 . PMID 32555484 . S2CID 219731247 .  
  15. ^ Lugiato, LA; Castelli, F. (1992). "Reducción de ruido cuántico en una estructura disipativa espacial". Cartas de revisión física . 68 (22): 3284–3286. Código Bibliográfico : 1992PhRvL..68.3284L . doi : 10.1103 / PhysRevLett.68.3284 . PMID 1004566 . 
  16. ^ Dutt, A .; Luke, K .; Manipatruni, S .; Gaeta, AL; Nussenzveig, P .; Lipson, M. (2015). "Exprimido óptico en chip". Revisión física aplicada . 3 (4): 044005. arXiv : 1309.6371 . Código bibliográfico : 2015PhRvP ... 3d4005D . doi : 10.1103 / PhysRevApplied.3.044005 . S2CID 16013174 . 
  17. ^ Directorio de miembros de la Academia de Europa , sección de Física.
  18. ↑ Franklin Laureate Database_Albert A. Michelson Laureates . Instituto Franklin . Archivado desde el original el 6 de abril de 2012. Obtenido el 16 de junio de 2011.
  19. ^ La medalla Willis E. Lamb para ciencia láser y óptica cuántica .
  20. ^ Premios QEOD-Premios de electrónica cuántica EPS-Sociedad física europea
  21. ^ Ministerio de Ciencia y Tecnología - Organización de investigación iraní para ciencia y tecnología - Premio Internacional Khwarizmi (KIA)
  22. ^ Premio Max Born
  23. ^ Premio Enrico Fermi-Sociedad italiana de física
  24. ^ Premio Quantum Electronics
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