Optika, lasery a optická spektroskopia

Magisterský študijný program

Študijný odbor:

Fyzika

Forma štúdia:

denná

Štandardná dĺžka štúdia:

2 roky

Garant:

prof. RNDr. Pavel Veis, CSc.

Nadväzuje na študijné programy:  bakalársky študijný program Fyzika

Charakteristika študijného programu

Lasery a optická spektroskopia tvoria základ mnohých súčasných moderných technológií, sú klúčové pre rozvoj telekomunikácií, optoelektroniky, mikroelektroniky a nanotechnológií. Laserové technológie v kombinácii s príbuznými vákuovými a plazmatickými technológiami sa využívajú na opracovávanie povrchov polymérnych látok, kovov, v priemysle sa využívajú pri kontrole kvality. Ultracitlivé optické spektroskopické metódy (CRDS, CEAS a LIBS) od vákuovej UV po blízku IČ oblasť spektra dávajú uplatnenie našim absolventom v oblasti detekcie stopových prvkov, radikálov a molekúl v životnom prostredí, v medicíne, farmácii, kriminalistike, civilnej obrane ako aj detekcii drog, výbušných a omamných látok. Problémom laserovej spektroskopie pri monitorovaní čistoty životného prostredia, ochrany a bezpečnosti sa venuje v posledných rokoch vysoká pozornosť.

V predstavovanom študijnom programe sa výskum zameriava na generáciu laserového žiarenia a využitie laserov: pri štúdiu nelineárnych vlastností materiálov (mikroštruktúrnych optických vlákien), skúmaní nových aspektov v holografii a interferometrii ako aj na optickú spektroskopiu od vákuovej UV až po blízku IR oblasť. Využívame lasery s dĺžkami impulzov od ns po fs.

Študujeme procesy laserovej generácie iskry pomocou časovo rozlíšenej emisnej spektorskopie (LIBS). Experimentálne rozvíjame nové metódy ultracitlivej vysoko rozlíšenej laserovej absorpčnej spektrometrie s využitím rezonátorov (CRDS, CEAS, etc), ktoré umožňujú detekciu atómov a molekúl v stopových množstvách a slabo zastúpené izotopológy v životnom prostredí. Realizujeme aplikovaný výskum pri vývoji nových DPSS laserov stredného výkonu ale tiež preladiteľných laserov VECSEL v blízkej IR oblasti. LIBS využívame ako alternatívnu techniku prvkovej analýzy v medicíne, archeológii, materiálovom inžinierstve, ekológii a geológii. V súvislosti s termojadrovou fúziou (ITER) participujeme na optickej diagnostike interakcie plazmy s povrchom.

Pri štúdiu programu existuje úzka spolupráca s Medzinárodným laserovým centrom a FÚ SAV. Široká medzinárodná spolupráca umožňuje štúdium a stáže na univerzitách v Dijone, Lille, Štrasburgu, Grenobli, Marseille, Bruseli, Linzi, Prahe a ďalších.

Čo vás čaká v študijnom programe?

Jadro štúdia tvoria predmety zamerané na fyziku laserov a optickú spektroskopiu (hlavné dva bloky študijného programu), ďalej expermentálnu fyziku (dva bloky povinné a povinne voliteľné predmety) a aplikácie poznatkov v iných vedných disciplínach a v praxi (blok Praktiká a prednášky orientované do praxe).

Okrem toho má študent široké možnosti voľby výberových predmetov v rámci študijného programu, ale aj z ďalších fyzikálnych študijných programov a iných študijných programov (napr. predmety z programovania, matematiky, histórie fyziky a humanistiky). Prednášky si vyberá na základe odporúčania školiteľa svojej diplomovej práce.

Záverečné práce

Diplomové práce sú zamerané na riešenie experimentálnych alebo teoretických úloh v oblasti optiky, laserov a optickej spektroskopie. Obsahovo sú zamerané predovšetkým na riešenie problémov súvisiacich s generáciou laserového žiarenia, nelineárnymi javmi a tiež s vužitím laserov na optickú spektroskopiu. Experimentálne zamerané práce sú dopĺňané simuláciami. Pri teoreticky zameraných prácach sa jedná prevažne o modelovanie komplikovaných fyzikálnymi javov vznikajúcich pri interakcii žarenia s hmotou za extrémnych podmienok.

Cieľom diplomovej práce je preukázať schopnosť študenta samostatne získavať teoretické a praktické poznatky založené na súčasnom stave vedy a tvorivo ich uplatňovať a rozvíjať. Pri vedení diplomových prác sa udržiava kontakt s odborníkmi z Medzinárodného laserového centra, výskumných ústavov SAV ako aj spolupracujúcich univerzít v zahraničí, na ktorých viacero študentov absolvuje pobyt v rámci programu ERASMUS alebo iných formiem spolupráce. Títo odborníci spolu s pedagógmi z FMFI UK tvoria skúsený tím školiteľov diplomových prác. 

Príklady úspešných záverečných prác našich študentov:

Uplatnenie absolventov

Najdôležitejšie vedomosti, schopnosti a zručnosti, ktoré absolvent získa: 

  • bude schopný samostatne alebo v tíme riešiť bežné fyzikálne problémy modernej optiky, predovšetkým z oblasti fyziky laserov, optického spracovania informácií a optickej spektroskopie.
  • bude schopný vniesť moderné optické princípy a metódy do iných vedných odborov, vytvárať a používať počítačové modely fyzikálnych javov a procesov a kvalifikovane využívať moderné optické sústavy a zariadenia
  • bude schopný stavať a používať rôzne optické aparatúry potrebné na optickú diagnostiku alebo využitie laserov v rôznych vedných odboroch (kvantová elektronika a optika, fyzika plazmy, fyzika životného prostredia, ....)
  • bude ovládať prácu so základným softvérom z oblasti štatistického spracovania dát, tabuľkových procesorov, spracovania textov, hypertextov, grafickej prezentácie a publikácie výsledkov.
  • bude schopný pracovať so systémami na zber dát z experimentálnych zariadení do počítača a vytvoriť pomocné elektronické zariadenia, ako aj počítačové programy na ovládanie experimentálnych systémov a interpretáciu výsledkov.

Získané znalosti a kompetencie môže absolvent uplatniť v základnom výskume na vysokých školách, ústavoch SAV, Medzinárodnom laserovom centre a v iných výskumných centrách doma i v zahraničí). Skúsenosti získané pri  riešení medzinárodných a domácich projektov, ktoré počas štúdia nadobudne mu umožnia začleniť sa do interdisciplinárnych tímov v oblasti základného aj aplikovaného výskumu.