9. dubna 1963 byl spuštěn první československý laser

Datum publikace
Kategorie aktualit
Perex

Letos v květnu si připomeneme šedesáté výročí první úspěšné realizace laseru [1]. V tomto kontextu bychom rádi upozornili na to, že první plně funkční prototyp laseru byl v našich zemích vyvinut a uveden do provozu 9. dubna 1963 ve Fysikálním ústavu ČSAV díky Karlu Pátkovi (5. 5. 1927 - 25. 11. 1967), významnému badateli v oboru luminiscence pevných látek.

Aktivním prostředím prvního československého laseru nebyl rubín, tj. první laserový aktivní materiál na světě [1], ale neodymové sklo (angl. Nd:glass). Sklo dopované neodymitými ionty bylo využito jako laserový materiál poprvé Snitzerem [2], krátce po Maimanově úspěchu s rubínem. Prvně a též nejčastěji sledovaný a využívaný přechod 4F3/2 - 4I11/2 v iontech Nd3+ emituje záření o vlnové délce 1064 nm, tedy v blízkém infračerveném oboru.

Laserového efektu bylo v opticky čerpané tyčince neodymového skla dosaženo po pěti měsících intenzivních přípravných, konstrukčních a vlastních experimentálních prací. Jádro zařízení [3] tvořila eliptická komora s vnitřní stěnou vyleštěnou do vysokého lesku. V jednom ohnisku se nachází xenonová výbojka. Uvnitř komory byla jen aktivní část (délka 10,5 cm a průměř 0,8 cm) výbojky. Druhé ohnisko vyplnila tyčinka neodymového skla usazená na chladicím trnu vnořeném do kapalného dusíku v Dewarově nádobě. Toto uspořádání zajišťovalo efektivní a poměrně rovnoměrný přenos zářivé energie výbojky do aktivního prostředí laseru. Podrobný popis zařízení a jeho funkce naleznou zájemci v publikacích [3,4].

První český laser
Popis
Fotografie prvního laseru uvedeného do chodu v našich zemích [3]

Již v polovině šedesátých let se objevil názor [5], relativizující úspěchy při konstrukci prvních laserů u nás konstatováním, že taková zařízení byla tehdy na západě běžně dostupná na čistě komerční bázi. Přestože tento argument jistě má racionální jádro, velmi přesvědčivě nám zní i odpověď na něj [6]. Tyto lasery sice na světovém trhu byly, ale naše výzkumné a vývojové instituce si je z řady důvodů nemohly zakoupit. Dovoz takového zboží byl do socialistických států často embargován, navíc chyběly potřebné valuty. Práce na tuzemských laserech se také neomezovaly jen na získání zkušeností s konstrukcí laseru a vlastnostmi laserového paprsku. Obvykle nastartovaly podpůrné resp. paralelní výzkumné aktivity poskytující původní výsledky reflektované mezinárodní komunitou.

Dr. Karel Pátek
Popis
Dr. Karel Pátek (5. 5. 1927 - 25. 11. 1967)

 

Tak tomu bylo i v tomto případě. Snaha o realizaci výše popsaného laseru iniciovala práce na přípravě neodymových skel různých typů a detailní studium jejich optických vlastností – jak absorpčních, tak emisních. K. Pátek tyto systematické výzkumy prováděl ve spolupráci s J. Pantoflíčkem z Matematicko-fyzikální fakulty UK a dalšími spolupracovníky. Snažili se především osvětlit, jak ovlivňuje prostředí určitého skla neodymité ionty v něm obsažené. Dosáhli významných původních výsledků [5-8] s dobře patrným mezinárodním ohlasem.

 

Tato plodná a nadějná kapitola raného laserového výzkumu na Fysikálním ústavu ČSAV se bohužel záhy uzavřela řízením osudu. Karel Pátek zemřel po krátké těžké nemoci 25. listopadu 1967 – více o jeho životě a díle viz např. [4,9,10].

 

V případě zájmu o další podrobnosti, prosím, kontaktujte pracovníky FZÚ: P. Köppl [koppl [at] fzu [dot] cz; tiskové zprávy] a L. Juha [juha [at] fzu [dot] cz; technické detaily laseru]


Literatura
1. T. H. Maiman: „Stimulated optical radiation in ruby“, Nature 187, 493 (1960).
2. E. Snitzer: „Optical maser action of Nd+3 in a barium crown glass“, Phys. Rev. Lett. 7, 444 (1961).
3. K. Pátek: „Kvantový generátor s neodymovým sklem“, Slaboproudý obzor 25, 390 (1964).
4. L. Vyšín, L. Juha: „Pocta Karlu Pátkovi za první československý laser”, Čs. čas. fyz. 60, 316 (2010)
5. K. Hauptmanová, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Die optischen und Lumineszenzeigenschaften von mit Neodym aktiviertem Glas“, Czech. J. Phys. B 14, 698 (1964).
6. K. Hauptmanová, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Absorption and fluorescence of Nd3+ ion in lanthanum-borate glass“, Czech. J. Phys. B16, 807 (1966).
7. K. Hauptmanová, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Absorption and fluorescence of Nd3+ ion in silicate glass“, phys. stat. sol. 9, 525 (1965).
8. S. Mockovčiak, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Crystal field calculations of transition probabilities in Nd3+ in glass“, phys. stat. sol. 11, 401 (1965).
9. J. Pastrňák, J. Kubátová: „Karel Pátek zemřel“, Čs. čas. fyz. A 18, 123a (1968); „Seznam publikací RNDr. K. Pátka C.Sc.“, Čs. čas. fyz. A 18, 238 (1968).
10. F. Karel: „Vzpomínáme Karla Pátka“, Čs. čas. fyz. A 27, 421 (1977).

Klíčová slova: