Lee de Forest (1873-1961) byl americký vynálezce a elektroinženýr mimořádného významu. Často označovaný jako "otec rádia", vynalezl první praktický elektronický zesilovač – triodovou elektronku Audion, která se stala základním stavebním kamenem elektronického věku. Jeho práce položila základy pro rozvoj rádiového vysílání, dálkových telefonních linek a mluveného filmu.
Raný život a vzdělání
De Forest se narodil 26. srpna 1873 v Council Bluffs v Iowě jako syn kongregacionalistického pastora. V roce 1879 se jeho otec stal prezidentem afroamerické Talladega College v Alabamě, kde mladý Lee vyrůstal v izolaci od bílé komunity a přátelil se především s černošskými dětmi.
Po absolvování přípravné školy Mount Hermon Boys' School nastoupil v roce 1893 na Yale University, konkrétně na Sheffield Scientific School. Již během studií projevoval svou vynálezeckou povahu, ale jeho elektrické experimenty často způsobovaly výpadky proudu v celé budově. I přes potíže dokončil postgraduální studium a v roce 1899 získal doktorát s disertační prací o "Odrazu Hertzových vln od konců paralelních vodičů" pod vedením teoretického fyzika Willarda Gibbse.
Počátky v rádiovém průmyslu
De Forest byl přesvědčen, že rádiová komunikace, tehdy známá jako "bezdrátová telegrafie", má velkou budoucnost. Zatímco italský vynálezce Guglielmo Marconi už dosahoval impozantních pokroků, de Forest se rozhodl vyvinout lepší systém, zejména lepší přijímač, který by mohl přijímat slabší signály a umožnit rychlejší telegrafní komunikaci.
V roce 1901 se de Forest odvážně rozhodl jít do New Yorku a přímo konkurovat Marconimu v přenášení výsledků Mezinárodních jachtařských závodů. Tento pokus však skončil téměř úplným neúspěchem.
American De Forest Wireless Telegraph Company
V lednu 1902 se de Forest setkal s propagátorem Abrahamem Whitem, který se stal jeho hlavním sponzorem na příštích pět let. White založil American DeForest Wireless Telegraph Company, s ambiciózním cílem vyvinout "celosvětový bezdrátový systém".
Společnost prováděla řadu viditelných propagačních akcí, včetně instalace vysílacích stanic v Číně během rusko-japonské války v roce 1904 a výstavby věže s nápisem "DEFOREST" na Světové výstavě v St. Louis, kde firma získala zlatou medaili za své radiotelegrafické demonstrace.
Nejdůležitější ranou zakázkou společnosti byla stavba pěti vysoce výkonných radiotelegrafických stanic pro americké námořnictvo v letech 1905-1906. Firma také zřídila pobřežní stanice podél atlantického pobřeží a Velkých jezer a vybavila lodní stanice.
Triodová elektronka Audion
De Forestův nejslavnější vynález byl "mřížkový Audion", první úspěšná triodová vakuová elektronka a první zařízení schopné zesilovat elektrické signály. Tuto myšlenku začal rozvíjet v roce 1900, kdy při experimentech se jiskrovým vysílačem krátce uvažoval, zda by plamen nebo něco podobného mohlo detekovat rádiové signály.
V letech 1905-1906 vyvinul různé konfigurace skleněných elektronek, které obecně nazval "Audiony". První Audiony měly pouze dvě elektrody. De Forest si 25. října 1906 podal patent na diodovou vakuovou elektronku, který byl udělen 15. ledna 1907.
Koncem roku 1906 učinil de Forest průlom, když změnil umístění řídicí elektrody, přesunul ji z vnějšku baňky dovnitř mezi vlákno (katodu) a anodu. Tuto prostřední elektrodu nazval mřížka kvůli její podobnosti s "gridiron" liniemi na amerických fotbalových hřištích. Experimenty prováděné s asistentem Johnem V. L. Hoganem ho přesvědčily, že objevil důležitý nový rádiový detektor. Rychle připravil patentovou přihlášku, která byla podána 29. ledna 1907 a patent byl udělen 18. února 1908.
Mřížkový Audion byl první zařízení schopné zesilovat sílu přijímaných rádiových signálů, byť jen mírně. Vzhledem k jeho omezenému využití a velké variabilitě v kvalitě jednotlivých kusů se mřížkový Audion v prvním půldesetiletí po svém vynálezu používal jen zřídka.
Kaskádové zesilovače a rozvoj technologie
Během práce ve společnosti Federal Telegraph v San Franciscu v roce 1911 de Forest zkoumal způsoby zlepšení příjmu signálů a přišel s myšlenkou zesílit audio výstup z mřížkového Audionu jeho přivedením do druhé elektronky pro další zesílení. Nazval to "kaskádovým zesilovačem", který nakonec sestával až ze tří zřetězených Audionů.
Společnost American Telephone and Telegraph (AT&T) zkoumala způsoby zesílení telefonních signálů pro lepší dálkové služby a rozpoznala potenciál de Forestova zařízení jako telefonního linkového zesilovače. V červenci 1913 AT&T, prostřednictvím třetí strany, která zastírala spojení s telefonní společností, zakoupila práva na sedm patentů Audionu pro telefonní vedení za 50 000 dolarů. V říjnu 1914 de Forest prodal komerční patentová práva na Audion pro rádiovou signalizaci společnosti AT&T za 90 000 dolarů.
V roce 1915 AT&T použila tuto inovaci k uskutečnění prvních transkontinentálních telefonních hovorů ve spojení se světovou výstavou v San Franciscu.
Rozhlasové vysílání a Phonofilm
De Forest využil svůj oblukový vysílač k provedení některých z nejranějších experimentálních rozhlasových vysílání. V roce 1907 zpívala Eugenia Farrar "I Love You Truly" v neoznámeném testu z jeho laboratoře, a v roce 1908, během de Forestových líbánek v Paříži, byly z Eiffelovy věže vysílány hudební skladby.
V letech 1909-1910 prováděl ambicióznější vysílací experimenty ve spolupráci s Metropolitní operou v New Yorku, aby zjistil, zda je praktické vysílat operní představení živě z jeviště. Tyto testy ukázaly, že myšlenka ještě nebyla technicky proveditelná a de Forest neprováděl žádná další zábavní vysílání až do konce roku 1916, kdy se stalo dostupné výkonnější vybavení s vakuovými elektronkami.
V roce 1921 de Forest ukončil většinu svého rádiového výzkumu, aby se mohl soustředit na vývoj optického zvukového filmového procesu nazvaného Phonofilm. Tento systém zaznamenával elektrické vlny produkované mikrofonem fotograficky na film pomocí paralelních linek s proměnlivými odstíny šedi. Když byl film promítán, zaznamenané informace byly převáděny zpět na zvuk synchronizovaný s obrazem.
Dne 15. dubna 1923 uvedl de Forest premiéru 18 krátkých Phonofilmů v nezávislém kině Rivoli Theater v New Yorku. Žádné z hollywoodských filmových studií však o jeho vynález neprojevilo zájem, a protože v té době tato studia kontrolovala všechny hlavní řetězce kin, znamenalo to, že de Forest mohl promítat své experimentální filmy pouze v nezávislých kinech.
Pozdější léta a odkaz
De Forestovy finance byly vážně poškozeny burzovním krachem v roce 1929 a výzkum mechanické televize se ukázal jako neziskový. V roce 1934 si zřídil malou dílnu na výrobu diatermických přístrojů.
V roce 1950 vyšla jeho autobiografie "Father of Radio" (Otec rádia), ačkoli se příliš neprodávala. Dne 22. května 1957 byl de Forest čestným hostem v televizním pořadu "This Is Your Life", kde byl představen jako "otec rádia a dědeček televize".
De Forest utrpěl v roce 1958 těžký srdeční záchvat, po kterém zůstal převážně upoután na lůžko. Zemřel v Hollywoodu 30. června 1961 ve věku 87 let. Zemřel relativně chudý, s pouhými 1 250 dolary na svém bankovním účtu.
Odkaz a uznání
Mřížkový Audion, který de Forest nazýval "svým největším vynálezem", a z něj vyvinuté vakuové elektronky dominovaly elektronickému průmyslu čtyřicet let. Umožnily dálkové telefonní služby, rozhlasové vysílání, televizi a mnoho dalších aplikací. Mohly být také použity jako elektronické spínací prvky a později byly použity v rané digitální elektronice včetně prvních elektronických počítačů.
Za své průkopnické dílo obdržel de Forest řadu významných ocenění, včetně:
• Medaile cti IEEE (1922).
• Medaile Elliotta Cressona Franklinova institutu (1923).
• Edisonovy medaile Amerického institutu elektrotechniků (1946).
• Čestného Oscara (1960) za "jeho průkopnické vynálezy, které přinesly zvuk do filmu".
• Hvězdy na hollywoodském chodníku slávy (1960).
Navzdory těmto úspěchům byl de Forestův život poznamenán řadou právních sporů o patenty a finančními potížemi. Chlubil se, že vydělal a následně ztratil čtyři jmění. Byl také zapleten do několika významných patentových sporů, utratil značnou část svých příjmů za právní výdaje a byl dokonce souzen (a osvobozen) za poštovní podvod.
Závěr
Lee de Forest byl komplexní osobností – vizionářem, jehož vynálezy změnily svět, ale také kontroverzní postavou, která byla často ve středu sporů. Jeho celoživotní vášeň pro inovace a vytrvalost v překonávání překážek z něj činí jednoho ze zakladatelů "elektronického věku".
Jak sám jednou řekl: "Objevil jsem Neviditelnou říši vzduchu, nehmotnou, a přesto pevnou jako žula." Tato "neviditelná říše" se díky jeho průkopnickému dílu stala základem moderních komunikačních technologií a změnila způsob, jakým lidé komunikují, baví se a žijí.