User login

You are here

Történet

Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék története

 

1989. július 1-i hatállyal alakult meg az Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék a Kísérleti Fizikai Tanszék kettéválásával. Az új Tanszék vezetője Bor Zsolt (1949-) egyetemi tanár lett, oktatók és kutatók: Ketskeméty István (1922-2000) ny. egyetemi tanár, Dombi József, Rácz Béla, Gáti László docensek, Szörényi Tamás, Heszler Péter  tudományos munkatársak, Farkas Éva, Hebling János, Klebniczki József, Farkas Zsuzsanna, Szabó Gábor, Hilbert Margit, Hopp Béla, adjunktusok, demonstrátorok: Benkő Zsolt és Osvay Károly.A két Tanszék között megosztásra kerültek a Dóm téri és a Béke-épületben lévő oktatási és kutatói helyiségek. Az MTA Lézerfizikai Tanszéki Kutatócsoportnak Bor Zsolt lett a vezetője, mellette tudományos tanácsadóként dolgozott Ketskeméty István nyugalmazott egyetemi tanár (professzor emeritus). A Kutatócsoport és a Tanszék szorosan együttműködött a lézerek fejlesztésére és alkalmazására irányuló kutatásokban.

 

A Tanszék megalakulásakor az oktatási feladat főleg a fizikus (10-12 fő) és a fizika tanár (70-80 fő) szakos hallgatók képzésében való részvétel volt a Mechanika, Hullámtan és Optika, Rendszerelmélet, Kísérleti Spektroszkópia, Lézerfizika, Fizikai Szeminárium  főtárgyak és speciális kollégiumok oktatásával, továbbá laboratóriumi gyakorlatok tartásával. Emellett a vegyész szakos hallgatóknak a tanszék oktatói Kísérleti fizika és a Kísérleti fizikai laboratóriumi gyakorlatok kurzust tartottak. A Kémiai Tanszékcsoport által a 90-es évek végén indított új szakok – környezettan tanár, vegyész-fizikus laboratóriumi operátor, klinikai kémikus és az igen népszerű környezettudományi szak – esetében egyrészt a „szokásos” alapozó kísérleti fizika kurzusok oktatása volt a feladat, de több, a környezettudományhoz kapcsolódó új kurzus oktatása is elkezdődött. Ezen hallgatóknak Szabó Gábor Spektroszkópia a környezetkutatásban, Fizika mérnököknek, és Kísérleti fizika informatikusoknak című kurzusokat indított.

Az ezredforduló tájékán felmerült az igény alkalmazott tudományokra épülő szakok indítására. Ennek megfelelően a Fizikus Tanszékcsoport 2001-ben a fizika alkalmazásaihoz kapcsolódó új szakokat indított: biofizikus, csillagász, informatikus-fizika, és alkalmazott fizikus szak. Mindegyik szakon évente átlagosan 10 hallgató kezdte meg a tanulmányait.

2006-tól bevezetésre került a bolognai rendszer, így a fent említett szakok oktatása felmenő rendszerben befejeződik. Az új, két lépcsős képzésben mind BSc szakok (fizika, kémia, környezettan, anyagmérnök, biomérnök, környezetmérnök és mérnökinformatikus), mind MSc szakok (fizikus, csillagász, fizika tanár, környezettudomány, vegyész) oktatása folyik. A Fizika BSc szakon a képzés bevezetése óta eleinte emelkedett a hallgatói létszám (40fő-60fő), az utóbbi években viszonylag alacsony. Az MSc képzés fokozatosan indult be. Fizikus MSc szakon az első meghirdetéskor, 2009-ben 9 fő, 2010-től 20 körüli a hallgatói létszám. A Fizika tanár MSc szakon alacsony a jelentkezők száma (2009: 4 fő, 2010: 3 fő). A fent említett szakok szinte mindegyike esetében a nappali tagozat mellett nagyszámú hallgatóságot képviselő levelező tagozaton is oktatjuk a hallgatókat.

 

Az új Tanszék dolgozói és a kutatócsoport tagjai a Kísérleti Fizikai Tanszéken megkezdett kutatási témák folytatásán dolgoztak. A 70-es évektől a festéklézerek, majd festéklézerek gerjesztésére használható kellően gyors, kellően intenzív impulzusüzemű N2 és excimer lézerek előállítása valósult meg (Ketskeméty István, Rácz Béla, Bor Zsolt, Kozma László, Szabó Gábor, Kovács Gábor, Német Béla, Hebling János, Sánta Imre, Klebniczki József). A 80-as években a vizsgálatok a lézerekből kijövő energia és teljesítmény növelésére, valamint az impulzusok hosszának csökkentésére irányultak és jártak eredménnyel. Ezekre a kutatásokra épült a Magyar Tudományos Akadémia és a Deutsche Forschungsgemeinschaft közötti együttműködés, amelynek köszönhetően 1980. és 1989. között Bor Zsolt hat és fél, Rácz Béla négy, és Szabó Gábor négy és fél évet dolgoztak Göttingenben a Max-Plank Institut für Biophysikalische Chemie Lézerfizikai Osztályán. Az együttműködés eredményei: a pikoszekundumos és femtoszekundumos lézerimpulzusok előállítása új módszereinek kidolgozása valamint az ilyen impulzusok speciális terjedési tulajdonságainak a leírása.

Az anyagtudományok terén is kiemelkedő eredmények születtek a mikroméretekre lokalizált lézeres felület-megmunkálásban. A linzi Johannes Kepler Egyetem Alkalmazott Fizikai Intézetével együttműködve jelentős eredmények születtek a lézeres kémiai gőzfázisú leválasztás kinetikájának kísérleti vizsgálatában (Szörényi Tamás, Tóth Zsolt, Kántor Zoltán).

A lézerkutatások mellett, a klasszikus lumineszcencia-vizsgálatok keretei között a Tanszék kutatói foglalkoztak az ún. lumineszcens napkollektorok tanulmányozásával is (Farkas Éva, Hilbert Margit, Farkas Zsuzsanna), 1995-től sejtbiológiai kutatások is folytak „Lumineszcencia alkalmazása humán sejtek vizsgálatára” c. témával a SZOTE Mikrobiológiai Intézetével való kooperációban (Bálint Erzsébet).

 

A Tanszék eredményes működését jelzik a kutatók, oktatók tudományos fokozatszerzései, a sikeres kutatói pályázatok, illetve a nagy számú társadalmi elismerések.

  • Bor Zsolt 1990-ben az MTA levelező, majd 1994-ben rendes tagja lett.
  • Szabó Gábor 2004-től az MTA levelező, majd 2010-től rendes tagja lett.
  • Fizikai tudomány doktora címet szerzett 1993-ban Rácz Béla és Szabó Gábor, melyet követően egyetemi tanári kinevezést kaptak. 2009-ben Hopp Béla, 2013-ban Bozóki Zoltán szerzett tudományok doktora tudományos címet. Többen habilitáltak fizikából.
  • 1995-ben Kandidátusi fokozatott szerzett Osvay Károly, Hopp Béla, Farkas Éva és Bálint Erzsébet (Biofizikai Tanszék). Farkas Éva több éven keresztül tanszékvezető helyettesként dolgozott, az 1995-ben bekövetkezett haláláig, munkáját részben Bálint Erzsébet folytatta.
  • PhD fokozatot szerzett Geretovszky Zsolt, Kovács Attila, Horváth Zoltán, Mechler Ádám, Tóth Zsolt, Kántor Zoltán, Vinkó József, Farkas Zsuzsanna, Hilbert Margit, Varjú Katalin, Mohácsi Árpád, Szakáll Miklós, Erdélyi Miklós, Smausz-Kolumbán Tamás, Balog Zoltán, Fűrész Gábor, Mészáros Szabolcs és Dombi Péter, stb. Az utóbbi években a doktori iskola hallgatói közül átlagosan évente 3-5 fő szerez PhD fokozatot. 
  • Bor Zsolt több rangos kitüntetés mellett 1998-ban megkapta Szeged Pro Urbe díját, 2004-ben kiemelkedő tudományos és iskolateremtő munkásságáért Bolyai-díjat, 2012-ben Magyar Corvin Láncot, 2013-ban Prima dijat kapott.
  • Rácz Béla 2006-ban Magyar Köztársasági Érdemrend Tisztikeresztjét és ezt követően két alkalommal Szeged város Pro Urbe díját kapta. Szörényi Tamás 2006-ban Magyar Kormány Ezüst Érdemkeresztje állami kitüntetésben részesült.
  • Szabó Gábor 2000-ben Akadémiai díjat, 2004-ben GáborDénes Díjat, 2009-ben a Magyar Köztársasági Érdemrend Tisztikeresztjét és Szeged város Pro Urbe díját kapta, 2010-ben megkapta a Szegedért Alapítvány Szőkefalvi-Nagy Béla díját.
  • A TTIK Tudományos díját kapták: Csete Mária (2012) és Smausz Kolumbán Tamás (2013), Erdélyi Miklós (2014). TTIK Nívódíját kapta Németh Olga (2014). A hallgatók által adományozott Aranykréta díjat kapta 2012-ben Vinkó József és 2014-ben Hopp Béla. Dombi József (1990) és Bálint Erzsébet (2014) címzetes egyetemi tanári címet kaptak.
  •  

A tanszék oktatói a kari és egyetemi feladatok ellátásából is kiveszik részüket vezetőként és különböző bizottságok tagjaként. Rácz Béla 1994. és 2000. között általános, majd 2003-2013 között stratégiai rektor-helyettesként dolgozott. Szabó Gábor 2010-től a Szegedi Tudományegyetem rektora, 2014-től újabb négy évre kapott rektori kinevezést. Osvay Károly kezdetektől részt vett a nemzetközi ELI-ALPS (Extrem Light Infrastructure Attosecond Light Pulse Source) projekt kutatási programban: először a magyar résztvevői oldalról a WP4A munkacsoport vezetőjeként, majd a hazai ELI-ALPS programot 2010 óta segíti tudományos projektmenedzseri beosztásban. 2012-től az ELI-Hu Nonprofit Kft. tudományos munkacsoport vezetője, 2013 októberétől kutatási technológiai igazgatója.

 

2006-től Bor Zsolt hosszú külföldi tanulmányútja miatt az Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék vezetője Rácz Béla professzor, majd 2011 szeptemberétől Osvay Károly docens. 2013. február 1-től Hopp Béla docens vezeti a Tanszéket, helyettesei: Kovács Attila egyetemi adjunktus és Vinkó József egyetemi docens.

 

A Tanszék kutatási témáinak a fejlődés következtében szerteágazóvá válása tette szükségessé kutatócsoportok létrehozását, melyek jelenleg is eredményesen működnek.

 

Asztrofizikai kutatócsoport

Vezetője Vinkó József, PhD

 

A csoport 1995-ben alakult. Részt vesz a csillagászati ismeretek oktatásában és az újszegedi csillagászati obszervatórium működtetésében is. Kutatási területe kezdettől fogva a nagyfelbontású optikai spektroszkópia asztrofizikai alkalmazása volt, eleinte főként a fedési és pulzáló változócsillagok vizsgálatára. Az évek során a csoport dinamikusan bővült, a kutatási terület sikeresen vonzotta magához az érdeklődő hallgatókat. A csoport korábbi tagjai közül többen neves külföldi kutatóintézetben (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA; University of Arizona; Max Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Németország) dolgoznak. A vizsgálatok fő területe 2000. után áttevődött a szupernóva-robbanások asztrofizikájára. A kutatómunka főleg a szupernóvák űrtávcsöves (Hubble-, Spitzer-, Swift-) méréseire, illetve földi óriásteleszkópok (főként a 9.2 méteres Hobby-Eberley teleszkóp) adataira alapul. A csoport jelentős nemzetközi szakmai együttműködéseket folytat, partnerei a fenti intézeteken kívül külföldön a University of Texas csillagászat tanszéke, a California Institute of Technology szupernóvás kutatócsoportja, és a Queen's University Belfast asztrofizikai kutatóközpontja. Hazai együttműködő partnerei közé tartozik az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont, az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium (Szombathely) és a Bajai Csillagvizsgáló.

 

Attoszekundumos fizika kutatócsoport

Vezetője: Varjú Katalin PhD

 

A lézertechnológia rohamos fejlődése következtében előállíthatók attoszekundumos lézerimpulzusok, intenzív lézerterek, melyek esetében az elektromos térerősség eléri, sőt meghaladja az atomok, molekulák elektronjait kötő (Coulomb-) tér nagyságát. A nagy intenzitású (1014W/cm2) lézertér képes atomok vagy molekulák elektronjainak kiszakítására (optikai ionizáció), és a szabaddá vált elektronok gyorsítására. Ha az elektron visszajut az iontörzs közelébe, ott befogódhat, és energiája egy foton formájában kibocsátódik.

A kutatócsoport fő érdeklődési területe az attoszekundumos impulzusok keltésének vizsgálata, optimalizációja. A vizsgálatokat elméleti modellekkel illetve a TeWaTI laboratóriumban épülő attoszekundumos berendezésnél kísérleti módszerekkel végzik.

 

 

 

 

 Félvezető-optikai kutatócsoport

Vezetője Tóth Zsolt, PhD

 

Kutatási területe: vékonyrétegek szénrétegek előállítása és optikai tulajdonságainak vizsgálata spektroszkópiai ellipszometriával, amely a reflexió során fellépő polarizáció változás mérésén alapul. További módszerek a szilárdtestek sáv- és kötésszerkezetéről információt adó fotolumineszcencia és Raman-spektroszkópia. Főleg a félvezető-és napelemek előállításához használt anyagok vizsgálata folyik. 2007-ig két pályázat záródott le sikeresen.

2001-ben kezdődött együttműködés a Semilab Félvezető Fizikai Laboratórium Zrt-vel. 2009. márciusában kutatásfejlesztési megállapodást kötött a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Kara (SZTE-TTIK) és a Semilab. Az együttműködés nyomán létrejött egy közös kutatólaboratórium, melynek munkatársai részt vesznek optikai-félvezetőfizikai kutatásokban és az ehhez kapcsolódó oktatási tevékenységben.

 

Femtoszekundumos impulzusok terjedése, fókuszálása és diffrakciója

Vezetője: Horváth Zoltán, PhD

 

Nagyintenzitású, ultrarövid fényimpulzusok előállítása a lézerfény fokuszálását igényli. Az optikai elemeken való áthaladás, a leképező elemek képalkotási hibái és a fényelhajlás következtében az ultrarövid fényimpulzusok idő- és térbeli tulajdonsága jelentősen megváltozhat. Így az optikai elemeken áthaladó fényimpulzus idő- és térbeli változásai jelentősen csökkenthetik az elérni kívánt nagy fényintenzitást. Az elméleti kutatások célja, hogy magyarázatot adjon az ultrarövid fényimpulzusok terjedése, fókuszálása és elhajlása során fellépő jelenségek kialakulására és következményeire, optimálás lehetőségeket keressen a nemkívánatos hatások elkerülésére illetve mérséklésére. Legtöbb esetben cél az elméleti számolások kísérleti megerősítése is.

 

Fény-anyag kölcsönhatási kutatócsoport

Vezetője: Hopp Béla, az MTA doktora

 

A tanszék megalakulása után az első években a csoport munkatársai elsősorban polimerek és biológiai szövetek excimer lézeres ablációját vizsgálták. Tanulmányozták a főbb maratási paramétereket, az anyageltávozási folyamatokat, illetve azok időbeli lefutását. Vizsgálták szaruhártya lézeres alakíthatóságát, a kísérő egyéb érdekes jelenségeket. Bebizonyították, hogy az excimer lézeres besugárzás alkalmas fogkő és szuvas rész eltávolítására. Az abláció jelenségét kihasználva vékonyrétegeket választottak le elsősorban polimerekből, bio-anyagokból, orvosi, diagnosztikai alkalmazási lehetőségek felderítése céljából. Egy új lézeres eljárás segítségével élő humán sejtek kontrollált átvitelét valósították meg, amelynek a szövetépítés, sérült szövetek javítása területén lehet nagy jelentősége a jövőben.

Az utóbbi években az egyik fő kutatási területük átlátszó anyagok indirekt lézeres finommegmunkálása. Az általuk kidolgozott hátoldali száraz maratási eljárás lehetővé teszi nanotechnológiai struktúrák kialakítását, mikrooptikai elemek előállítását. Jelenleg azt vizsgálják, hogyan lehet különböző fémfelületeken lézeres besugárzással olyan nanostruktúrát kialakítani, melynek eredményeképpen az amúgy jól reflektáló minta reflexióképessége 5% alá csökken.

A lézerek orvosi alkalmazásainak területén a csoport munkatársai többek között a lézeres véráramlás-méréssel kapcsolatban végeznek fontos vizsgálatokat. Egy olyan, a lézeres szórási interferencia kontrasztelemzésen alapuló mérőrendszer fejlesztésén dolgoznak, amely alkalmas nagyobb szövetterületek vérellátásának gyors, hatékony és megbízható vizsgálatára.

 

Fotoakusztikus kutatócsoport

Vezetője Bozóki Zoltán, az MTA doktora

 

A Tanszéken az 1990-es évek elején a lézerek kutatása és fejlesztése mellett egyre nagyobb hangsúly került a lézerek gyakorlati alkalmazási lehetőségeinek felkutatására. Az egyik ilyen alkalmazási területté a gázok összetételének, a szennyező komponensek koncentrációjának lézeres (ezen belül az ún. fotoakusztikus elvű) mérése vált. Az évtized közepétől intenzív és rendkívül gyümölcsöző K+F kapcsolat alakult ki fotoakusztikus témában a MOL Magyar Olaj- és Gázipari Nyrt. társasággal. A Tanszék által sikeresen megvalósított első kutatás- fejlesztési projekt eredménye egy olyan fotoakusztikus elvű berendezés lett, amely a földgáz vízgőzszennyezettségét méri folyamatos módon. Ezt a műszert újabbak követték, amelyek már a vízgőz mellett a szintén nagyon kritikus szennyező komponens, a kén-hidrogén koncentráció mérésére is alkalmasak voltak és különböző gázüzemekben kerültek telepítésre. A fotoakusztikus módszer ipari alkalmazása világviszonylatban is újdonságnak számított, a módszert ezt megelőzően csak laboratóriumokban tudták sikeresen alkalmazni. A fotoakusztikus mérési elvre alapozva a Tanszék számos hazai és nemzetközi K+F projektben, együttműködésben vett részt, továbbá nagyszámú diplomamunka és több PhD dolgozat is született. 2001-ben a fotoakusztikus témában együttműködés jött létre a Tanszék és a Videoton Holding Zrt. Fejlesztési Intézete között, az utóbbi munkatársai biztosítják a fotoakusztikus módszer gyakorlati alkalmazásához szükséges mérnöki hátteret.

A fotoakusztikus rendszerek egy másik, igen sikeres alkalmazása 2001-ben kezdődött. A CARIBIC projekt keretében egy fotoakusztikus elvű műszer telepítésre került egy utasszállító repülőgép fedélzetére. A műszer, amely egy speciális mintavételezés segítségével folyamatosan méri a vízgőz- és teljes vízkoncentrációt azon légrétegekben, melyeken a repülőgép keresztül halad, az elmúlt évek során számos sikeres repülésben vett részt. A fotoakusztikus módszert további területeken is sikeresen alkalmazták, pl. levegő aeroszol és ammóniatartalmának mérése, folyadékok szennyezettségének mérése, illetve műanyagok és gumik gázáteresztő-képességének mérése. 2004-ben a Tanszék eredményeire alapozva megalakult a Hilase Kft, amely fotoakusztikus műszereket gyárt, és pályakezdő fizikusokat alkalmaz. Jelenleg a fotoakusztikus témában számos hazai, többek között a Pannon Egyetem Föld és Környezettudományi Intézeti Tanszékével, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszékével, az Országos Meteorológiai Szolgálattal és Contitech Rubber Industrial Kft-vel, illetve külföldi (pl. Karlsruhei Kutatóközpont) partnerrel van együttműködés.

 

2013-ban alakult meg az MTA-SZTE Fotoakusztikus Kutatócsoport 6 kutatóval, vezetője Szabó Gábor akadémikus, tudományos tanácsadó: Bozóki Zoltán. Az elmúlt 20 évben végzett fejlesztőmunka eredményeként rendelkezésre álló fotoakusztikus rendszerek segítségével folynak kutatások a környezetfizika és az orvostudomány több területén.

 

Lézeres strukturálás

Vezetője: Vass Csaba, PhD

 

A néhány éve alakult alapvetően alkalmazás-motivált alapkutatást végző csoport célja optikai alkalmazások számára mikro- és szubmikrométeres mintázatok (rácsok) készítése lézerek alkalmazásával. Főbb kutatási területek: transzmissziós rácsok készítése átlátszó anyagokba, átlátszó vékonyrétegekbe (bioszenzorok létrehozása, tesztelése), reflexiós rácsok készítése fémekbe és átlátszó anyagokba, optikai szálak megmunkálása, struktúrálása, valamint polarizátor készítése. A különböző alkalmazásokhoz szükséges struktúrakészítés mellett alapkutatási célok is megjelennek a csoport munkájában: megmunkálási folyamat monitorozása, in(ex)-situ vizsgálata, numerikus modellezése.

 

Lézeres anyag-megmunkálási laboratórium, nano- és mikromegmunkálás kutatócsoport

Vezetője Geretovszky Zsolt, PhD, korábbi vezetők Szörényi Tamás, Heszler Péter (†2009)

 

A csoport tagjai ultrarövid impulzusú lézeres vékonyréteg-építéssel (PLD) kapcsolatos alapkutatások mellett, speciális vizsgálatokat folytatnak vékonyrétegek előállítására bór és szén alapú anyagokból, továbbá a nanoszerkezetű vékonyrétegek létrehozására. Emellett új generációjú napelem-cellák lézeres megmunkálásával is foglalkoznak.

Vizsgálataik elsősorban a változásokat előidéző mechanizmusok megismerését - elemi lépéseinek felderítését, leírását - célozzák. Továbbá olyan eljárásokat tanulmányoznak, melyeknek jól látható gyakorlati haszna van, vagy olyan anyagi rendszereket vizsgálnak amelyek ipari érdeklődésre tartanak számot.

 

Nanoplazmonika csoport

 Vezetője: Csete Mária, PhD

 

A kutatások célkitűzése a kolloidrészecskékből képezett háromdimenziós nanorészecske aggregátumok tervezése, létrehozása és vizsgálata, valamint szenzorelemként való alkalmazása. Továbbá a vizsgálatok célozzák a fotodetektorok hatásfokának maximálását, újszerű detektor konfigurációk kifejlesztését, speciális biomolekula detektálást biztosító szenzorcsippek fejlesztését. Numerikus módszerekkel optimalizálják a hullámhossz nagyságrendű periódussal rendelkező plazmonikus struktúrákat tartalmazó multirétegek paramétereit, amellyel biztosítható a hatékony forgatott rács-csatolás. A kifejlesztett szenzor-elemeket plazmon rezonancia spektroszkópia, valamint a nagyfeloldású atomi-erő és lokalizációs optikai mikroszkópia eljárásokkal tesztelik. Numerikus módszerekkel határozzák meg azon megvilágítási paramétereket, amelyek az integrált litográfia eljárás során lehetővé teszik különböző anyagok felületén komplex mintázatok létrehozását tetszőleges szimmetriával és periódussal.

 

Optikai mikroszkópiai (Advanced Optical Imaging: AdOptIm) kutatócsoport

Vezetője: Erdélyi Miklós, PhD

 

Az orvosi képalkotási módszerek tanulmányozására és fejlesztésére alakult csoport 2003-ban a General Electric Healthcare támogatásával kezdte meg munkáját a számítógépes tomográfiához csatlakozó képminőség javító elemzések elvégzésével. 2005-től a tomográfiában alkalmazott röntgen-források spektrumát és a szövetekben fellépő folyamatokat vizsgálták. A Dél-alföldi Élet-és Anyagtudományi Kooperációs Kutató központ (DEAK) megalakulása után a „CT képek minőségének javítása” című projektben vesznek részt, majd pedig eszköz- és képjavító technikák kifejlesztése folyik.

A kutatócsoport modern optikai leképező rendszerek, módszerek és eljárások tesztelésével, fejlesztésével és építésével foglalkozik. Az alkalmazott algoritmusok, többszínű leképezések tesztelése nagy feloldású lokalizációs mikroszkópia alkalmazása lehetővé teszi biológiai minták vizsgálatát (agykutatás, felületi plazmonok vizsgálata, fehérjék dimerizációjának és aggregációjának vizsgálata).

Erdélyi Miklós 2010-től három éven keresztül posztdoktori ösztöndíjasként dolgozott Angliában (University of Cambridge, Cambridge) nNagyfelbontású oOptikai mNagyfelbontású Optikai Mikroszkópia témakörben. Hazatérve, célul tűzték ki egy lokalizációs elven működő, nagy térbeli feloldású optikai mikroszkóprendszer megépítését, fejlesztését és üzemeltetését.

 

TeWaTi és hELIos Femtoszekundumos Lézerlaboratórium és  Kutatócsoport

Vezetője Dr. Osvay Károly, PhD

 

A fizika, biológia és kémia elemi folyamatainak nagy része femto- illetve attoszekundumos időskálán játszódik le. Az elektronikus eszközök feloldóképessége jelenleg ettől több nagyságrenddel elmarad, ezért nem alkalmasak a gyorsan lezajló folyamatok vizsgálatára. A lézer-technikában az utóbbi két évtizedben bekövetkezett ugrásszerű fejlődés eredményeképpen ma már előállíthatók olyan lézerimpulzusok, melyek segítségével az elemi jelenségek kísérleti vizsgálata is lehetségessé válik. Az esetek jelentős részében a megfelelő vizsgálathoz nem elegendő egy femtoszekundumos impulzusokat előállító lézer-oszcillátor által kibocsátott nJ nagyságrendű energia. Sőt, igazán izgalmas kísérletekhez, új jelenségek felfedezéséhez legalább 6−9 nagyságrenddel kell megnövelnünk a felhasználandó ultrarövid lézerimpulzus energiáját, valamint gondoskodnunk kell a nyaláb céltárgyra juttatásáról és a lehető legkisebb területre való torzulásmentes fókuszálásáról. Az ultrarövid lézerimpulzusok alapkutatási felhasználása tehát alapvetően két területre osztható: egyrészt az elemi folyamatok időbontott (jelenleg szub-fs skálájú) vizsgálata mellett például lézeres hűtés és alkalmazásai (például Bose-Einstein-kondenzátum stb.) hajthatók végre, másrészt oly mértékű fókuszált intenzitás állítható elő (1015−1021 W/cm2), amellyel egy sor rendkívül érdekes jelenség,− az attoszekundumos impulzusok előállításától kezdve a relativisztikus fény-plazma kölcsönhatásokon keresztül a lézer-indukált nukleáris reakciókig − idézhető elő.

Az ultrarövid festék- és excimer lézerimpulzusok keltése, nemlineáris optika és alkalmazásaik hagyományain alapulva a 90-es évek végén került megtervezésre és az új évezred első éveiben felépítésre egy terawatt csúcsteljesítményű titán-zafír lézerrendszer, a TeWaTi. A lézerrendszer által kibocsátott 22 fs (22×10-15s) időtartamú, terawatt (1012W) csúcsteljesítményű lézerimpulzusok fókuszált intenzitása megközelíti a 1017W/cm2 értéket, időbeli tisztasága (kontrasztja) meghaladja a 10-9 szintet. A nagy időbeli kontraszt elérése a hibrid erősítésen alapul, ami azt jelenti, hogy az impulzusok egy optikai parametrikus előerősítőben 10 μJ energiát érnek el, majd egy ezt követő főerősítő fokozatban már 30 mJ-os, 25 fs-os erősített impulzusokat kapnak 10 Hz-es ismétlési frekvencián.

 A hibrid koncepción alapuló rendszer 2010-ig működött a TeWaTi laborban, ekkor elkezdődött az épület felújítása. A felújítás alatti szobaösszevonásoknak köszönhetően a labor területe 2012-re megkétszereződött, így új optikai asztalok elhelyezésére nyílt lehetőség. Az ismétlési frekvencia jelentős növelése és a stabilabb impulzusenergia elérése érdekében a hibrid rendszert lecserélték egy teljes mértékben Ti:zafír-erősítésen alapuló rendszerre, így az előerősítőben jelenleg 25 fs-os, 1 mJ feletti impulzusenergiákkal dolgozhatnak 200 Hz-en, 800 nm-es központi hullámhossznál. Ezek az impulzusok már alkalmasnak bizonyultak olyan XUV és röntgen tartományba eső magasharmonikusok keltésére, melyek már attoszekundumos impulzus-sorozattá is összeállíthatók. A második erősítőfokozat várhatóan 2014 végére épül meg, a két erősítőfokozat közé pedig nemlineáris kontrasztnövelő rendszert terveznek építeni. A közép-kelet-európai régióban elsőként az SZTE Optika és Kvantumelektronikai Tanszékén megépített szilárdtest lézereken alapuló TeWaTi lézerrel lehetőség nyílik nagy intenzitású lézer-anyag kölcsönhatás elemi folyamatainak (nemlineáris optika, lézergenerált plazma, stb.) nagy időfelbontású kísérleti vizsgálatára.

A laboratórium céljai között szerepel a hallgatók és fiatal kutatók szakmai felkészítése az ELI-ALPS kutatóintézetben végzendő munkákra, melyet Magyarországon egyedülálló labor-infrastruktúra és eszközpark segítségével sajátíthatnak el a TeWaTi és hELIos laboratóriumokban. A hELIos hallgatói labor célja speciálisan az oktatás és felkészítés a lézerekkel kapcsolatos kutatómunkára például az ELI-ALPS-ban, vagy bármely más külföldi lézeres kutatóintézetben.

 

A Fizika Doktori Iskola

 

Az egyetemi oktatásra épülő Fizika Doktori Iskola (2001-előtt Fizika Doktori Program) 1993-ban alakult. A képzési-kutatási program "Optika, lézerfizika, lézerek alkalmazásai" (vezetője: Rácz Béla) témakörökben érdekelt az Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék. 2001-ben a törvényi háttér megváltozása miatt a doktori programok doktori iskolákká alakultak át. Ezzel párhuzamosan kicsit megváltozott a programok összetétele. A Tanszéket érintően beindult az "Asztrofizika" oktatási program, emellett együttműködési megállapodás született a doktori iskola és az MTA egyes intézetei (RMKI, SZFKI, SZBK) között. A doktori iskola jelenlegi formáját a 2008. évi akkreditáció alakította ki. Ebben az oktatási programok struktúrája már nem változott. A Fizika Doktori Iskola vezetője 1993-tól 2008-ig Dr. Bor Zsolt akadémikus, az Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék vezetője volt, majd Rácz Béla. 2008. óta ezt a tisztséget Dr. Szabó Gábor akadémikus, az Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék egyetemi tanára tölti be.