Rok 1963 byl pro československou fyziku a techniku v oblasti kvantových generátorů světla (laserů) takový annus mirabilis. Během asi půl roku byly úspěšně demonstrovány lasery všech hlavních typů: pevnolátkové s neodymovým sklem (FÚ ČSAV) a rubínem (VÚ MNO), polovodičový injekční laser na bázi GaAs (ÚFPL ČSAV) a plynový He-Ne laser (ÚPT ČSAV). Tento článek se pokouší zrekonstruovat okolnosti vzniku prvního z těchto laserů, který vyslal paprsek koherentního světla 9. dubna 1963 ve Fyzikálním ústavu ČSAV v Praze díky úsilí Dr. Karla Pátka (1927–1967).
Dr. Karel Pátek (5. 5. 1927 - 25. 11. 1967)
Podívejme se krátce na vznik prvního z těchto laserů, který vyslal paprsek koherentního světla 9. dubna 1963 ve Fyzikálním ústavu ČSAV v Praze pod dohledem dr. Karla Pátka (1927–1967). První československý laser byl navržen a postaven v oddělení luminiscence během několika měsíců na přelomu let 1962/63. Šlo přitom o čistě Pátkovu iniciativu, neboť vývoj laseru nebyl obsažen v žádném plánu výzkumu schváleném pro toto období.
Pátek pečlivě pročítal dostupnou literaturu a zvolil pro sebe nejschůdnější systém s aktivním prostředím tvořeným pevnolátkovou tyčkou se sférickým vybroušením koncových ploch – po jejich postříbření vznikl z tyčky rezonátor. Excitace byla zajištěna impulzní Xe výbojkou. Účinné soustředění excitačního světla na tyčku bylo zajištěno vložením tyčky a výbojky do ohnisek eliptické dutiny s vysoce odrazivým povrchem. Výstupní paprsek byl odražen do fotonásobiče a časový průběh byl sledován na osciloskopu, později i spektrometrem.
Potíže byly se získáním aktivního prostředí. Rubín, který byl základem prvního laseru na světě (první laser vyvinul americký fyzik Theodore Harold Maiman, zařízení bylo představeno v roce 1960), Pátek buď nesehnal, anebo se rovnou rozhodl pro méně využívaný materiál – sklo dopované neodymem (Nd3+). Rychlý průzkum mezi výzkumnými ústavy Pátka nasměroval na Státní výzkumný ústav sklářský v Hradci Králové. Zde se setkal s velkou ochotou a potřebné sklo mu rychle utavili (opět mimo plán), neboť zde již měli z minulosti potřebné know-how i zásoby prvků vzácných zemin. Tyčky byly vybroušeny v Laboratoři optiky ČSAV.
Finální vyladění aparatury ztěžovaly hlavně výbojky s nízkou životností. Nicméně první laserový paprsek zazářil ve FÚ ČSAV již 9. dubna 1963 – byl ovšem neviditelný, v blízké infračervené oblasti na vlnové délce kolem 1060 nm. Podrobný popis prvního laseru, včetně řady schémat, zapojení a technických údajů, byl zveřejněn v časopise Slaboproudý obzor, což svědčí o tom, že v konstrukci a parametrech nebylo nic, s čím by se autor mohl pochlubit v mezinárodním periodiku. V podmínkách tehdejšího Československa však šlo o ohromný úspěch, kterého Pátek dosáhl navzdory systému plánování a v podmínkách nedostatku různých materiálů jen díky své neobyčejné pracovitosti, znalostem i organizačnímu talentu. Zpráva o laseru se dostala na první stránku Rudého práva a o několik dnů později vyšel i podrobnější popis ve víkendovém čísle.
V návaznosti na zprovoznění Pátkova laseru probíhal v následujících několika letech již oficiální (naplánovaný a schválený) výzkum dopovaných skel pro lasery ve spolupráci se Státním výzkumným ústavem sklářským. Ve FÚ vznikly tři výzkumné zprávy a v mezinárodních časopisech vyšlo asi pět článků – spoluautory všech těchto výstupů byli Květa Hauptmanová z FÚ ČSAV a Jaroslav Pantoflíček z MFF UK. Ten například vyvíjel metodiku pro měření účinnosti luminiscence. Většina aktivit v tomto směru pak vymizela nedlouho po úmrtí Karla Pátka 24. listopadu 1967 (ve věku pouhých 40 let).
Nedávné pátrání po lokalitě, kde „rychlostí světla vyletěl“ první laserový paprsek v našich zemích, vedlo k překvapivému zjištění (díky vzpomínkám syna K. Pátka), že to bylo v jedné provizorní přízemní budově v zahradě u Lannovy vily v Bubenči (dnes ulice Pelléova, tehdy Majakovského), kterou ČSAV využívala od roku 1957.
To, že byl první československý laser založen na neodymem dopovaném skle, bylo možná částečně dílem náhody. Nicméně je jisté, že tento typ laserového aktivního prostředí nezmizel do propadliště dějin. Naopak, vyrábí se ve velkém a je součástí řady nejvýkonnějších laserových systémů. Je příznačné, že tato skla jsou využívána i v nejvýkonnějších laserových systémech v centru ELI v Dolních Břežanech u Prahy (systém L4-ATON, 10 PW / 2 kJ).
A závěrem ještě jedna zajímavost, která spojuje dr. Pátka s Matfyzem. V době budování nikdy nedokončeného společného areálu MFF UK a FJFI ČVUT v Holešovičkách vznikla počátkem 80. let nová ulice mezi katedrální budovou a dlouho stavěnými kolejemi. Ta byla roku 1983 pojmenována právě po Karlu Pátkovi. Navrhovateli nejpravděpodobněji byli prof. Karel Vacek (tehdy děkan MFF UK) a doc. Jaroslav Pantoflíček, který byl zapojen do organizování výstavby „matematicko-fyzikálního učiliště“ (později byl i proděkanem pro výstavbu). Je pozoruhodné, že tak vzácná příležitost pojmenovat novou ulici po fyzikovi, nebyla využita pro nějakou proslulejší osobnost spojenou s Univerzitou Karlovou, např. pro Čeňka Strouhala, Václava Petržílku či Zdeňka Matyáše.
Tento článek využívá řadu dosud nepublikovaných informací. V plné podobě bude příspěvek zveřejněn v červnovém čísle Československého časopisu pro fyziku.