Opustit studovnu

Lasery a česká věda

Kde se vzaly lasery?

 

Teoretické kořeny najdeme u Alberta Einsteina, který v roce 1917 přišel s myšlenkou tzv. stimulované emise záření: totiž že foton (částice světla) může za určitých okolností přimět atom nějaké látky, aby vyzářil nový foton o stejných vlastnostech, čímž dochází k zesílení světla. Ovšem první laser byl sestrojen až Theodorem H. Maimanem v roce 1960.

 

Jak lasery fungují?

 

Srdcem každého laseru je tzv. aktivní prostředí, kterým mohou být pevné látky, kapaliny i plyny.
V aktivním prostředí dochází k vybuzení elektronů na vyšší energetické hladiny, přičemž potřebná energie je dodávána diodami, výbojkami či dalšími způsoby. Vybuzený elektron se sráží s fotonem nacházejícím se v jeho okolí. Výsledkem této srážky je vznik nového fotonu s totožnými vlastnostmi, jako měl ten původní. Následně vzniká lavinový jev, kdy se nově utvořené fotony dále srážejí s dalšími vybuzenými elektrony: dochází k již zmíněné stimulované emisi.

 

Pro zvýšení účinnosti se aktivní prostředí obklopuje tzv. otevřeným rezonátorem tvořeným odrazným a polopropustným zrcadlem. Tato zrcadla odráží zpět fotony, které vylétly z aktivního prostředí. Po určité chvíli je energie v rezonátoru natolik velká, že dochází k převýšení všech ztrát způsobených nedokonalostmi rezonátoru. Tak vzniká laserové záření, které polopropustným zrcadlem vychází ven.

 

S trochou nadsázky bychom mohli kořeny laserového výzkumu, respektive základů optiky, u nás najít už v 17.století. Už v roce 1648 totiž Čech Jan Marek Marků (jinak zvaný Marcus Marci) poprvé popsal podstatu duhy a rozptyl světa, Newton přitom něco velmi podobného provedl až v roce 1672. Skutečný laserový výzkum u nás pak začal zhruba o 300 let později.

1. výstřel z ELI laseru

2018

1. výstřel z ELI laseru

2. července 2018 byl v laserovém centru ELI Beamlines slavnostně spuštěn unikátní laserový systém L3-HAPLS vyvinutý ve spolupráci s americkou národní laboratoří LLNL. Tento jedinečný laser bude sloužit k experimentům v mnoha oblastech základního i aplikovaného výzkumu, např. pro laserem buzené urychlování částic pro nové lékařské metody.
Světlo ve službách společnosti

2016

Světlo ve službách společnosti

Jelikož jsou dnes lasery spolu se svými aplikacemi natolik významným společným tématem pro řadu ústavů Akademie věd ČR, průmysl i veřejnost, byl roku 2016 založen nový program v rámci Strategie AV21. Program Světlo ve službách společnosti rozvíjí progresivní technologie napříč obory. Příkladem může být „aditivní manufacturing“, kde jsou laserové technologie základem pro raketově se rozvíjející technologie 3D tisku, nebo nejrůznější technologie chránící lidské zdraví.
Světové laserové prvenství v HiLASE

2016

Světové laserové prvenství v HiLASE

Poprvé v historii dosáhl diodově čerpaný nanosekundový pevnolátkový laser (DPSSL) magické hranice 1kW, o což se neúspěšně snažila celosvětová vědecká komunita již od roku 1995.
HiLASE

2011

HiLASE

Roku 2011 odstartoval unikátní projekt HiLASE, jež má za cíl vyvinout laserové technologie s průlomovými technickými parametry, které najdou své využití v průmyslu. Za tímto účelem byly v HiLASE ve spolupráci s STFC (Science and Technology Facilities Council) sestaveny dva laserové systémy, PERLA a BIVOJ. Zatímco PERLA má schopnost vrtat nepředstavitelně přesné otvory s kadencí 100 tisíc pulsů za sekundu, což se výborně využívá např. při mikroobrábění, druhý laser, BIVOJ, je momentálně nejsilnějším laserem na světě ve své kategorii a najde uplatnění např. při vývoji nových materiálů pro letecký či automobilový průmysl.
ELI Beamlines

2009

ELI Beamlines

Rok 2009 znamenal začátek ambiciózního projektu ELI Beamlines, jehož cílem je provozovat mezinárodní výzkumné laserové zařízení pro revoluční vědecké experimenty a použití v nejrůznějších oblastech.
ASTERIX IV

1997

ASTERIX IV

V roce 1997 získala Akademie věd ČR od Ústavu fyziky plazmatu Maxe Plancka v Garchingu u Mnichova vysoce kvalitní laserový systém ASTERIX IV, a následně roku 1998 založily Fyzikální ústav a Ústav fyziky plazmatu společnou laserovou laboratoř - Badatelské centrum PALS (Prague Asterix Laser System).
PERUN

1985

PERUN

Roku 1985 byl ve Fyzikálním ústavu ČSAV uveden do provozu výkonový laserový systém PERUN, na nějž v roce 1992 navázal výkonnější PERUN II.
Útlum

60. - 70. léta

Útlum

Přes slibné začátky přinesla druhá polovina 60.let útlum výzkumu v oblasti laserů, který přetrval až do roku 1970, kdy byl výzkumný program zcela ukončen. Důvody byly politické – Sovětský svaz se obával zneužití výzkumu pro vojensky strategické účely, např. k určování polohy pohybujících se objektů.
První lasery u nás

1963

První lasery u nás

Jen tři roky po Maimanově sestavení prvního laseru, se Československo stalo po USA a Sovětském svazu další zemí, která postavila vlastní laser, a to zásluhou prof. Heleny Jelínkové (ČVUT) a Jana Blably (Ústav radioelektronický ČSAV).