Mik indokolták a fotonikai mérnöki mesterszak elindítását?

A szak indításának több oka van. Az SZTE Fizikai Intézete ebben az évben indította el a fizikus-mérnöki BSc szakot, aminek egyik specializációja az alkalmazott fotonika. A szakra felvett hallgatóknak szerettünk volna üzenni, hogy van folytatása a képzésnek az MSc szintjén is. Másrészt a munkaerőpiaci szereplők oldaláról is folyamatos megkeresést kapunk, hogy magas szintű fotonikai és mérnöki ismeretekkel rendelkező kollégákat keresnek. Szegeden a lézerfizikai kutatások több évtizedes múltra tekintenek vissza, kiváló és tapasztalt kutatók vesznek részt az oktatásban. A fotonikai mérnöki MSc szakot ezen igényekre és tudásbázisra építve alakítottuk ki.

Miért egyedi a szak a hazai felsőoktatási képzések kínálatában?

A fotonikai mérnöki mesterszak egy hiánypótló szak. Fotonikához köthető kurzusok természetesen léteznek máshol is, de így egységes és összehangolt formában ez a tudományterület eddig nem jelent meg az itthoni felsőoktatási palettán. A fotonikai rendszerek szimulációjához szükséges elméleti alapoktól, a gépi tanulás fotonikai alkalmazásain keresztül a gyakorlatokon megszerezhető tényleges manuális készségekig széleskörű tudásra tesznek szert a hallgatók, amit közvetlen módon is kamatoztatni tudnak majd a jövőben.

Volt-e szerepe a külsős ipari és tudományos szereplőknek a képzés anyagának összeállításában?

Természetesen. A tanterv összeállítása során figyelembe vettük a korábbi ipari és kutatási együttműködések során megfogalmazott elvárásokat és igényeket. A szakon induló négy modul, a nanofotonika, az ultragyors fotonika, a biofotonika, illetve a kvantumoptika és kvantuminformatika is ezt tükrözi vissza. A képzés fontos elemét alkotja a Fizikai Intézetben és a társintézetekben elérhető nagyműszerpark és annak alkalmazási lehetőségeinek megismerése. A fotonikai rendszerek számítógépes tervezése és optimalizálása szintén egy alapvető elvárás volt az ipari partnerektől. A képzés négy féléves és az utolsó szemesztert a diákok cégeknél, kutatóhelyeken töltik, ahol a diplomamunkájukon dolgozhatnak és közvetlen munkatapasztalatot is gyűjthetnek.

Mit jelent a fotonika? A fotonikai alkalmazásoknak milyen szerepe van a mindennapi életben?

A fotonika a fény keltésével, terjedésével és detektálásával, továbbá a kapcsolódó alkalmazásokkal foglalkozó tudományterület. Hozzánk az információ döntő részben vizuális úton érkezik, így a fotonika fontosságát nem kell sokat bizonygatni. Fotonikai eszközök például a köztéri lámpák, a mobiltelefonok kijelzői és a digitális kamerák is. Nehéz lenne olyan eszközt mondani, amiben legalább egy fotonikai elem nem szerepel.

Hogyan kapcsolódik a fotonika a fotonikai mérnöki képzéshez?

A képzés során a hallgatók megismerik a fotonikai eszközök fizikai működési elvét, illetve a technikai megvalósítását, valamint képesek ezen eszközök működtetésére, alkalmazására, bevezetésére, beüzemelésére és integrálására is összetett rendszerekbe.

Mivel foglalkozhat egy fotonikai mérnök?

A hallgatóink alapos elméleti és gyakorlati ismereteiket kapnak. Ennek alapján a végzett hallgatóink alkalmasak lesznek új fotonikai eszközök, módszerek, technológiák és anyagok tervezésére, kidolgozására, kifejlesztésére, továbbá azok validálására és tesztelésére is. Széleskörű ismereteiknek köszönhetően kutatói és fejlesztő mérnöki pozíciókat is betölthetnek ipari vállalatoknál és kutatólaboratóriumokban egyaránt. Sokszor előfordul, hogy a végzett hallgatók számítógépes szimulációval, rendszerek vezérlésével vagy algoritmusok fejlesztésével kezdenek el foglalkozni, ezért ennek oktatására is nagy hangsúlyt fektetünk a képzésen. A fotonikai eszközök működésének fizikai alapjainak ismerete ekkor is óriási előnyt jelent.

Milyen ismereteket szerezhetnek a hallgatók a képzésen?

A fotonikai-mérnöki mesterszak egy gyakorlatorientált képzés számos laboratóriumi és számítógépes gyakorlattal. A korábban említett négy modul lehetőséget biztosít a hallgatóknak, hogy már a második félévben az érdeklődésüknek leginkább megfelelő kurzusokat vegyék fel. De nem szerettük volna nagyon leszűkíteni a képzési profilt, a szak elvégzéséhez nem elegendő az egy modulon belül meghirdetett kurzusok elvégzése, más modulok kurzusaiból is teljesíteni kell párat. Ez azért fontos, mert így a hallgatóknak szélesebb rálátásuk lesz a fotonikára. Kiemelendő, hogy a modultárgyak egy részét a társintézetekben tartjuk. Például az Ultragyors fotonika és a Biofotonika modulok egyes kurzusainak az ELI ALPS Lézeres Kutatóintézet, illetve a Szegedi Biológiai Kutatóközpont lesz a helyszíne.

Milyen gyakorlati tapasztalatokat szerezhetnek a hallgatók?

A klasszikus laboratóriumi gyakorlatokon, mint például a Haladó optika labor a fotonikai eszközök működésének fizikai alapjaival, a Fotonikai nagyműszerek kurzuson ezek gyakorlati felhasználásával, nagyobb rendszerekbe integrálhatóságával ismerkednek meg a hallgatók. A harmadik szintet a szakmai gyakorlat, valamint a projekt- és a diplomamunka jelenti, amikor önálló kutatási és fejlesztési feladatokon dolgoznak a diákok.

Milyen tudást lehet elsajátítani az egyes modulokon?

Négy modul közül választhatnak a diákok. A modulok átjárhatóak, azaz több modulból is vehetnek fel tárgyakat a hallgatók. A Nanofotonika modulban a hallgatók megismerkedhetnek azzal, hogy a nano-objektumok milyen hatást gyakorolhatnak a fény terjedésre. Ezen jelenségek optimalizálásának eredményeként javítható a bioszenzorok és fotodetektorok hatásfoka, javítható az orvosi képalkotás, chip-re integrálható kvantum-információ szelektív elemek készíthetők, elősegíthető az energetikai problémák megoldása, és akár a rák gyógyítása is. A modult választó hallgatók tanulnak az ún. metaanyagok tudományáról is, aminek tárgya olyan hullámhossznál kisebb periódusú mintázatban elrendezett nano-objektumok vizsgálata, amelyek integrálásával nemkonvencionális jelenségek idézhetők elő: elektromágneses árnyékolás, újgenerációs lézerek, koherens tökéletes abszorpció, a kiralitás és szimmetria-tulajdonságok ötvözése, illetve a nemlineáris jelenségek kontrollja.

A Biofotonika modulban a hallgatók megismerkedhetnek a biológiában és az orvostudományban mindinkább elterjedt mikrofluidikai (Lab-on-a-chip) rendszerek tervezésével, készítésével és alkalmazási módjaival. Ezek közül részletes betekintést kapnak a legfejlettebb nanotechnológiai eljárásokkal készített bioszenzorikai rendszerekbe, melyekkel csupán nanoliter térfogatú anyagmennyiséget felhasználva lehet fehérjék vagy akár kórokozók igen kis koncentrációját kimutatni. A modul egyik legizgalmasabb témája a lézerfény és biológiai anyag kölcsönhatása, melyet a gyógyászatban, pl. műtétek során akár robotikával kombinálva egyre szélesebb körben használnak ki.

Az Ultragyors fotonika modul keretében a hallgatók megismerik az ultrarövid lézerimpulzusok előállításának és erősítésének módszereit, ezen impulzusok alkalmazási területeit, illetve a használt diagnosztikai eszközök működésének fizikai hátterét. Szimulációs programokat írnak Python nyelven az ultrarövid impulzusok terjedése során fellépő időbeli alaktorzulások elméleti vizsgálatához, illetve különböző diszperziókompenzáló optikai eszközöket terveznek meg. A nemzetközi szinten is kiemelkedő ELI ALPS Lézeres Kutatóintézetben közelről láthatják ezen technikák gyakorlati megvalósítását, ráfókuszálva az attoszekundumos impulzusok keltéséhez szükséges eszközökhöz kapcsolódó mérnöki ismeretekre.

A Kvantumoptika és kvantuminformatika modult választó hallgatók megismerkednek a szoros értelemben vett „foton” fogalmával, azaz betekintést nyernek a fény részecsketermészetét is figyelembe vevő kvantumos leírásába. Ezzel az elmélettel magyarázhatók azok az úttörő kísérletek, amelyek a kvantumos információfeldolgozás alapelveit először igazolták, és a jelenleg már kereskedelmi forgalomban is elérhető kvantumkommunikációs eszközök, titkosító berendezések is a fotonképen alapulnak. A modul hallgatói a fizikai háttér megismerése után betekintést nyernek a kvantuminformatika alapjaiba is.

A képzés mennyire illeszkedik a nemzetközi munkaerőpiaci trendekbe?

Az Európai Unió által nevesített hat kulcstechnológia (advanced manufacturing, advanced materials, life-science technologies, micro/nano-electronics and photonics, artificial intelligence, security and connectivity) közül többhöz is szorosan kapcsolódik a fotonika, ami jelzi a terület fontosságát és a szakemberek iránti megnövekedett igényt. A fotonika tárgyú MSc szintű képzés már most is számos neves nyugat-európai egyetem képzési portfóliójának része. A teljesség igénye nélkül érdemes megemlíteni a Karlsruhe-i, a Lund-i vagy az Eindhoven-i egyetemeket. A fotonikai mérnöki MSc szak indításával hosszú távon biztosítani kívánjuk a nemzetközi kutatási trendekhez történő kapcsolódásunkat. A végzett hallgatók előtt nyitva van a kapu, külföldi kutatóhelyeken és cégeknél is el tudnak helyezkedni.

De természetesen a tanulási fázis nem zárul le a záróvizsgával, a megszerzett ismeretekre támaszkodva a végzett hallgatók reményeink szerint képesek lesznek résztvevőként vagy vezetőként hatékonyan bekapcsolódni kutatási, fejlesztési és innovációs egységek és csoportok munkájába.

Mi a különbség a fizikus MSc és a fotonikai mérnöki MSc szak között?

Kezdjük a hasonlóságokkal. Mindkét szakon széles és elmélyült tudással bíró szakemberek képzése folyik. A két szak egymással párhuzamosan halad, egymást kiegészíti és erősíti. Azt lehet mondani, hogy a fotonikai mérnöki MSc szak tanmenete jobban fókuszál az optikai és lézerfizikai tárgyakra és több mérnöki jellegű kurzus is szerepel a hálótervében. Az oktatói gárda kiegészült a társintézetek és kutatóhelyek szakembereivel. A projektmunkák és a nagyműszeres laborok integrálása a képzésbe gyakorlatiasabb irányba tolja el az oktatást.

A képzés további részletei IDE kattintva olvashatóak.