Nobelova cena za fyziku

Bez optoelektroniky bychom si dnešní život nedovedli představit. Široké využití má vynález laseru z doby před 50 lety, obrovský aplikační přínos mají i optická vlákna a optické polovodičové senzory označované anglickou zkratkou CCD (Charge-Coupled Device, česky "zařízení s vázanými náboji"). Tyto dvě optoelektronické komponenty byly vynalezeny poměrně dávno - před 43 respektive 40 lety. Nobelův výbor ale bývá poměrně konzervativní, a proto odměnil jejich tři autory cenami za fyziku až letos v roce 2009. Celková suma této ceny činí téměř jeden a půl milionu amerických dolarů.

Zásadní práci o skleněných vláknech, které slouží jako vlnovody pro světelné záření, napsal Charles K. Kao, britský občan žijící v Hong-Kongu, už v r. 1966. Ve zdůvodnění, proč byla polovina letošní ceny udělena právě jemu, stojí: "veškerá optická vlákna, která dnes obepínají naší Zemi, mají dohromady délku asi miliardu kilometrů". O jaké jde kabely? Mimojiné o rychlé páteřní sdělovací sítě, včetně těch, které tvoří základ internetu. Kaovým přínosem bylo zdokonalení a vyčištění skleněných vláken, takže signály mohly proudit bez velkého útlumu.

Druhou polovinu Nobelovy ceny za fyziku obdrželi Willard S. Boyle a George E. Smith, kteří pracují v Bellových laboratořích. V roce 1969 během experimentů s novým typem polovodičových pamětí zjistili, že zároveň objevili perspektivní optický senzor - CCD. Návrh senzoru CCD byl tenkrát údajně hotov během jedné hodiny. Součástka využívá jako ostatní podobná zařízení fotoelektrického jevu, kdy dopadající foton předává svoji energii elektronům a uvolňuje je. Prvky CCD se uplatňují většinou v pásech či polích (maticích). V jednodušší podobě je najdeme jako součást čteček čárových kódů, faxů a skenerů. Ve skenerech je pás CCD senzorů umístěn v jednorozměrné linii vedle sebe a může tak postupně během průchodu skenovat plošné dokumenty či filmy.

V r. 1975 byla na bázi CCD prvků sestrojena první kamera s obrazovou kvalitou dostatečnou pro televizní vysílání. Kolem roku 1983 se začaly dvojrozměrné CCD matice uplatňovat v astronomické fotografii a fotometrii, kde začaly nahrazovat dosavadní katodové světelné detektory, tzv. fotonásobiče. Odtud byl vlastně už jen krok k tomu, aby se dvojrozměrná pole CCD senzorů začala prosazovat v nejrůznějších oblastech, přes medicínu (jako součást vnitrotělních diagnostických sond) až k dnešním digitálním fotoaparátům a kamerám. Dnes jsou v lepších kamerách v jednom bodu zobrazovací matice umístěny dokonce tři CCD senzory, každý pro jednu základní barvu. (Kromě CCD detektorů se však v posledních letech prosazují i čipy typu CMOS.)

Souhrnně se dá říct, že díky letošním vyznamenaným fyzikálním nobelistům máme k dispozici internet. Navíc plný obrázků a videí.