Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
BME
Mérnök- és fizikusképzés a BME-n az ELI-HU számára A TÁMOP program tervezett oktatási fejlesztései 201 3. július 1 7.
Maák Pál, Barócsi Attila, Csíkvári Péter, Richter Péter www.fat.bme.hu
A képzésfejlesztés céljai •Nagyteljesítményű és rövid impulzusokkal üzemelő lézerek
tervezésére, felépítésére, üzemeltetésére és minősítésére alkalmas mérnökök és fizikusok képzése. •Lézerekkel végezhető – pl. az ELI- ben is tervezett –
különleges fizikai kísérletek feltételeinek megteremtésére alkalmas mérnökök és fizikusok képzése. •Lézerek különféle alkalmazási területét ismerő és fejlesztő
szakemberek képzése
•Minél több magyar mérnök és fizikus optikai és lézeres
felhasználói és konstruktőri ismereteinek bővítése, az optikai technológiák elterjedésének ütemét követve •A magyarországi ELI projektben és más nemzetközi
projektekben a magyar részvétel arányának növelése megfelelően képzett szakemberek biztosításával
Eszközök és feladatok •A BSc tanterv optikával kapcsolatos tartalmának növelése
különböző BME karokon.
•Megfelelő mennyiségű magas, MSc és PhD színvonalú
laboratóriumi gyakorlat elérhetővé tétele különböző karokon, különös tekintettel az (ultragyors) lézer technológiára. •Egy átfogó MSc és PhD szintű ELI- vel kapcsolatos
tudományos és technológiai előadás sorozat kidolgozása. •Az egyetemeken közös e- learning oktatási rendszer
bevezetése kulcstárgyakban a szélesebb hallgatói kör elérésére •További képzési események, többek között nyári iskolák,
szemináriumok megrendezése, illetve külföldi tréningeken való részvétel megszervezése. •Lézertechnikához köthető kurzusok, továbbképzések
szervezése mérnökök, tanárok, más potenciális lézerfelhasználó szakterületek képviselői számára
A BME oktatásfejlesztésben résztvevő egységei Villamosmérnöki és Informatikai Kar - villamosmérnök, informatikus
Gépészmérnöki Kar
- gépészmérnök, mechatronikus
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar - vegyészmérnök Természettudományi Kar - fizikus
Mérnöktovábbképző intézet
- különböző szakirányú diplomások továbbképzése optikai és lézeres területeken
Villamosmérnöki és Informatikai Kar BSc - villamosmérnök szakirány – 550 hallgató/év - mérnök-informatikus szakirány – 650 hallgató/év MSc - villamosmérnök szakirány – 200 hallgató/év specializációk:
elektronikai technológia és minőségbiztosítás, infokommunikációs rendszerek, mikro- és nanoelektronika, irányító és robot rendszerek, számítógép- alapú rendszerek, szélessávú és vezeték nélküli kommunikáció, villamos gépek és hajtások, villamosenergia-rendszerek.
- mérnök-informatikus szakirány – 200 hallgató/év specializációk
alkalmazott informatika, autonóm irányító rendszerek és robotok, hálózatok és szolgáltatások, hírközlő rendszerek biztonsága, intelligens rendszerek , rendszerfejlesztés, szolgáltatásbiztos rendszertervezés
Eddig évi 8- 1 0 BSc és 5- 6 MSc hallgató vett fel optikai témájú önálló laboratóriumot vagy választott optikai, lézeres témában diplomamunkát, PhD doktori dolgozat évi 1 - 2 születik a témakörben
Oktatásfejlesztés a VIK- en -Az optikai technológiákhoz köthető szakdolgozatok és diplomamunkák számát két-háromszorosára kívánjuk növelni -A BSc képzést úgy kibővíteni, hogy az itt végzettek alkalmasak legyenek más tudományegyetemek MSc programjaiba bekapcsolódni -Az MSc szinten lézertechnikai alapismereteket elméleti és gyakorlati szinten oktatni Kiegészítendő eddigi tárgyak: - BSc: Fizika (kötelező) -MSc: Fotonikai eszközök (választható) Fizikai, kémiai és nanotechnológiák (választható) Új elméleti és gyakorlati tárgyak: - BSc: Lézertechnika (választható) -MSc: A femtoszekundumos lézerektől az attofizikáig (választható) Lézerek ipari és biológiai alkalmazásai (választható) Lézertechnológia labor (választható) Előadás-sorozatok tartása pl. az ELI-ről, bemutató, kedvcsináló céllal Szakdolgozat-, diploma- és doktori témák kiírása, vezetése
Gépészmérnöki Kar BSc - gépészmérnök - ipari termék- mechatronikai MSc - gépészmérnök
szakirány – 450 hallgató/év és formatervező mérnök– 60 hallgató/év mérnök szakirány – 130 hallgató/év szakirány – 130 hallgató/év
alkalmazott mechanika, anyagtechnológia, áramlástechnika, gépészeti rendszerek informatikája és irányítása, gépgyártástechnológia, géptervező, hőerőgépek és berendezések, műszertechnika és minőségbiztosítás,
- ipari terméktervező mérnök – 30 hallgató/év - mechatronikai mérnök – 60 hallgató/év
adaptív mechatronikai szerkezetek, biomechatronika, gyártórendszerek mechatronikája, intelligens beágyazott mechatronikai rendszerek, optomechatronika, robotmechatronika
- gépészeti modellezés szakirány, angol – 30 hallgató/év design and technology, robotics,
Eddig évi 4- 5 BSc szakdolgozat, 1 - 2 MSc diplomamunka lézerekhez és optikai rendszerekhez köthető témakörökben – képzett konstruktőrökre nagy a kereslet
Oktatásfejlesztés a GPK - n - Az optikai rendszerek tervezéséhez és gépészeti kivitelezéséhez köthető diplomamunkák számát legalább meg kívánjuk duplázni - A BSc képzést úgy kibővíteni, hogy az itt végzettek alkalmasak legyenek más tudományegyetemek MSc programjaiba bekapcsolódni - Az MSc szinten lézertechnikai bővített alapismereteket elméleti és gyakorlati szinten oktatni, a hallgatók körét bővíteni Kiegészítendő eddig is létező tárgyak: -BSc: Fizika (kötelező) Lézertechnika (választható) kb.50-60 fő jelenleg -MSc: Laser Physics, Lézerfizika (választható) kb. 50- 60 fő jelenleg Optikai rendszerek tervezése (választható) kb. 30 fő jelenleg Új elméleti és gyakorlati tárgyak: -MSc: A femtoszekundumos lézerektől az attofizikáig (választható) Lézerek ipari és biológiai alkalmazásai (választható) Lézertechnológia labor (választható) Előadás-sorozatok tartása pl. az ELI-ről, témaválasztás ösztönző Szakdolgozat-, diploma- és doktori témák kiírása, vezetése
Természettudományi Kar BSc - fizikus szakirány – 60 hallgató/év MSc - fizikus szakirány – 10 hallgató/év alkalmazott fizika, kutatófizikus, nukleáris technika, orvosi fizika,
Elsősorban az alkalmazott fizika és a kutatófizika szakirányokon specializálódnak a hallgatók optikai és lézerfizikai irányban - évi 5-10 BSc szakdolgozat, - évi 3-6 MSc diplomamunka - évi 1-2 PhD dolgozat született lézerekhez és optikai rendszerekhez köthető témakörökben:
Számos oktatási fejlesztés megvalósult az ELI előkészítő HELIOS program keretében:
Új előadások: Femtoszekundumos lézerektől az attofizikáig (2012-től) Lézerek és lézerrendszerek tervezése és építése (2013-tól) Új labortárgy: ELI előkészítő laboratórium (2012-től)
Oktatásfejlesztés a TTK- n
- A BSc képzést kibővítjük, hogy az itt végzettek alkalmasak legyenek más tudományegyetemek MSc programjaiba bekapcsolódni - Az MSc szinten lézertechnikai alap- és elmélyült ismereteket elméleti és gyakorlati szinten oktatni - Minél több az ELI-hez kapcsolódó diploma, PhD, kutatási témát indítani -Általában a lézertechnikához kapcsolódó gyakorlati képzést fejleszteni Kiegészítendő eddigi tárgyak: -BSc: Kísérleti fizika (kötelező) Optika (választható) kb. 20-25 fő Lézertechnika (választható) kb.10-15 fő -MSc: Lézerfizika (választható) kb. 10 fő Optikai rendszerek tervezése (választható) kb. 10 fő Optikai jelfeldolgozás és adattárolás (választható) kb. 5-6fő Spektroszkópia (választható) kb. 5 fő Új elméleti és gyakorlati tárgyak: -MSc: Lézerek ipari és biológiai alkalmazásai (választható) Lézertechnológia labor (választható) Előadás-sorozatok tartása az ELI-ről, témaválasztás ösztönző, figyelemfelkeltő Szakdolgozat-, diploma- és doktori témák kiírása, vezetése
Eddigi együttműködés egy jó példája: új MSc labortárgy – 201 2- 1 3 II. félévtől SzTE, PTE és BME közös tárgya
11 mérés: - öt párhuzamosan mindhárom helyszínen - két-két mérés csak adott helyszínen elérhető
Párhuzamosan tartott: 1. Diszperziómérés fehér fényű interferométerrel 2. Szögdiszperziómérés 3. Fény polarizációs tulajdonságainak jellemzése 4. Gauss nyalábok terjedése és kezelése 5. Femtoszekundumos lézerimpulzusok autokorrelációja Csak az egyes egyetemeken elérhető: 6. Femtoszekundumos impulzusok alakformálása akusztooptikai eszközökkel (BME) 7. Nyalábformálás térbeli szűrőtechnikák felhasználásával (BME) 8. Nemlineáris törésmutató z-szken mérése (PTE) 9. THz sugárzás keltése (PTE) 10. Mágneses telítődésen alapuló impulzus-kompresszió vizsgálata (SzTE) 11. Femtoszekundumos impulzusok erősítésének vizsgálata (SzTE)
Alapozó optikai mérések, párhuzamosan tartva Gauss nyalábok terjedése és kezelése
Fény polarizációs tulajdonságainak jellemzése
ELI specifikus mérések - hallgatói laboratóriumok fejlesztése -Spectra Physics Tsunami Laser 870 mW átlagteljesítmény 78-84 fs min. impulzushosszúság -Polar Onyx femtoszekundumos szállézer 20 mW átlagteljesítmény
Méréstechnika -Spektrofotométer (Avantes) -Teljesítménymérők (Coherent) -Autokorrelátor (APE) -SHG kristály (0.25 mm BBO) - FROG – (Swamp optics) - Gyors fotodetektorok és oszcilloszkópok -Spektrumanalizátor -Spektrális interferométer - FRINGER (CE Optics)
Oktatásfejlesztési együttműködés a TÁMOP keretében Átjárás biztosítása a felsőoktatási intézmények között Az újonnan létrehozott lézertechnológiai platformon belül a képzés szervezése Specifikus tudás és gyakorlati lehetőségek (laborok) közössé, hozzáférhetővé tétele Közös e-learning képzés kidolgozása, amelyhez a BME egyedi anyagait dolgozza ki, pl: - Optikai anyagok és technológiák - Optikai tervezés - Lézerkonstrukciók gépészeti és villamos tervezése Átjárható továbbképzések, közös előadássorozatok szervezése különböző célcsoportok számára Külföldi képzéshez hozzáférés és vendégoktatók meghívásának közös szervezése
Az optikai méréstechnikai laboratóriumok fejlesztését a Helios ELI előkészítő programok (ELI_KOMP_09-1-2010-009 és ELI_091-2010-0010) és a Baross Gábor Program (REG_KM_INFRA_09-12009-0037) .
Köszönöm a figyelmet!
