Přehled nabízených témat vysokoškolských kvalifikačních prací vypsaných pro rok 2022/2023:
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Alexander Kuna, Ph.D.
Laboratoř Státního etalonu času a frekvence vytváří národní časovou stupnici UTC(TP) pomocí cesiových svazkových hodin. Tématem práce je výzkum možností vytváření kompozitní časové stupnice z několika časových stupnic vytvářených kvantovými etalony v ČR. Dílčí stupnice jsou na UTC(TP) navazovány prostřednictvím signálů satelitních navigačních systémů nebo pomocí optických vláken. Cílem práce je fyzická realizace časové stupnice vypočtené z takto navazovaných stupnic.
Téma je vhodné pro studenty informačních technologií, technické kybernetiky, metrologie a měření.
Typ práce: BP, VÚ, DP
Školitel: Ing. Alexander Kuna, Ph.D.
Laboratoř Státního etalonu času a frekvence mj. navazuje časové stupnice vytvářené kvantovými etalony na národní časovou stupnici UTC(TP) a provádí kalibrace primárních a sekundárních etalonů času a frekvence. Cílem práce je inovace stávajícího plně automatizovaného hlavního měřicího systému a kalibračního systému s využitím nového přístrojového vybavení, tj. elektronických přepínačů signálů a čítačů časových intervalů.
Téma je vhodné pro studenty informačních technologií, počítačového inženýrství, programování laboratorních měřicích systémů.
Typ práce: DIP
Školitel: doc. Ing. Pavla Nekvindová, Ph.D.
Školitel specialista: Ing. Jan Mrázek, Ph.D.
Rostoucí výkon zdrojů záření pro infračervenou oblast vyžaduje nové materiály se zvýšenou luminiscenční účinností a teplotní stabilitou. Nanokrystalické materiály dopované prvky vzácných zemin jsou vhodnou alternativou k tradičním sklům a monokrystalům. Práce bude zaměřena na přípravu a charakterizaci transparentních nanokrystalických materiálů vycházejících ze systému Y2O3-Al2O3-SiO2 dopovaného prvky vzácných zemin. Bude studován vliv složení a podmínek přípravy na reakční a růstové mechanismy vzniku nanokrystalů rovnoměrně distribuovaných v amorfní matrici. Složení studovaného systému bude modifikováno za účelem snížení fononové energie nanokrystalů a zvýšení luminiscenční účinnosti v infračervené oblasti. Bude vypracován teoretický model přenosu energie v iontech vzácných zemin a výsledky budou porovnány s experimentálními výsledky luminiscenčních měřeních. Vybrané materiály budou využity pro přípravu aktivních optických vláken, které budou využity pro přípravu vláknových laserů.
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Ivan Kašík, Ph.D.
Vláknové lasery jsou předmětem intenzivního výzkumu díky své vysoké účinnosti, kvalitnímu výstupnímu svazku, vysokému průměrnému výkonu a dalším výhodám, ze kterých profituje stále rostoucí okruh aplikací. Pro ty je zajímavá možnost generace více vlnových délek současně. Toho lze dosáhnout vhodnou volbou složení materiálu a jeho správným nanostrukturováním. V rámci práce bude pozornost zaměřena na výzkum skelných materiálů o různých matricích dopovaných erbiem a yterbiem emitujících v oblasti 1-1,5 um a jejich nanostrukturování v rámci přípravy nových typů optických vláken. Bude studována sklotvornost systémů, jejich index lomu, spektroskopické a mechanické vlastnosti. Nové poznatky vedoucí k výběru vhodného materiálového složení a metod jeho přípravy v podobě optických vláken budou následně ověřovány ve vláknových laserech.
Vytvoření ovládacího programu pro unikátní vláknový laser určený k řezání, sváření a značení plastů
Typ práce: DP
Školitel: Dr. Ing. Pavel Honzátko
Součástí bude výběr vhodného vstupního 2d/3d CAD formátu, volba a modifikace existujícího otevřeného softwaru určeného pro laserové řezání/značení a především nasazení na konkrétním hardwaru ovládajícím skenovací hlavu laseru. Široké možnosti modifikace použitého laseru ve spolupráci se špičkovými odborníky z ÚFE AV ČR a možnost následného uplatnění nabytých znalostí v průmyslu.
Téma je vhodné pro studenty informačních technologií, počítačového inženýrství, programování vestavných systémů.
Módové nestability vláknových laserů a zesilovačů
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.
Nestability vláknových laserových zařízení jsou nyní aktuálním tématem výzkumu, zejména s ohledem na rostoucí výkony a nové vlnové délky těchto typů laserů a celospolečensky rychle rostoucí význam vláknových laserů. Teoretický výzkum bude zaměřen na studium podélných módových nestabilit ve vláknových laserech a příčných módových nestabilit ve vláknových zesilovačích. Experimentální výzkum bude zaměřen jev samovolného rozmítání vlnové délky, speciálního případu podélné módové nestability, jako spouštěcího mechanizmu samovolného Q-spínání laseru.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.
Cílem práce je výzkum nových typů optických vláken dopovanými thuliem, případně thuliem a holmiem. Pozornost bude soustředěna na výzkum procesů přenosu energie mezi prvky vzácných zemin a získání kvantitativních parametrů charakterizujících tyto přenosy energie pro využití v numerických modelech vláknových laserů. Práce zahrnuje jak sestavení teoretického modelu, tak experimentální charakterizaci vláken dopovaných prvky vzácných zemin připravených v naší laboratoři nebo na spolupracujících pracovištích v zahraničí. Předpokládáme experimentální ověření vybraných aplikací thuliem dopovaných křemenných optických vláken v laserech v okolí vlnových délek 2000 nm.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Výzkum nových geometrií a uspořádání dvouplášťových aktivních vláken pro vláknové lasery s vysokým výkonem
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.
Disertační práce je zaměřena na výzkum nových geometrií a uspořádání dvouplášťových vláken dopovaných prvky vzácných zemin pro zvýšení účinnosti vysoce výkonných vláknových laserů. Cíle zahrnují numerické modelování těchto vláken a experimentální ověření vybraných geometrií a uspořádání vláken ve vláknových laserech. Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK. Konkrétní zadání lze případnému zájemci upravit podle jeho studijního zaměření. Předchozí zkušenost s laboratorní prací je výhodou, avšak není nezbytná. Zájemce musí být schopen číst a psát anglický text a spolupracovat při řešení úkolů s ostatními členy týmu.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Přeladitelný ytterbiový vláknový laser
Typ práce: BP, DP
Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.
Cílem práce je sestavení a charakterizace kompaktního přeladitelného vláknového laseru s yterbiem dopovaným optickým vláknem čerpaným přes plášť. Vláknový laser bude generovat záření v oblasti vlnových délek 1050-1070 nm s možností přelaďování vlnové délky a s očekávaným výstupním výkonem až 5 W. Součástí práce je sestavení vláknového laseru z dodaných komponent vláknový laser, navrhne a sestaví měřicí aparaturu a provede základní charakterizaci laseru (práh laseru, diferenciální účinnost, vlnová délka) včetně měření vložných ztrát jednotlivých komponent a dlouhodobé stability výstupního záření. Sestavený vláknový laser bude využit pro čerpání thuliem dopovaného vláknového zesilovače pro vlnovou délku v okolí 1460 nm.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Typ práce: BP, DP
Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.
Cílem práce je spektroskopická charakterizace nových typů optických vláken pro výkonové vláknové lasery. Zejména půjde o vlákna dopovaná thuliem a holmiem. Pozornost bude soustředěna na měření spektrálního průběhu absorpčního a emisního účinného průřezu a závislosti účinného průřezu na teplotě. Práce zahrnuje sestavení experimentální aparatury a experimentální charakterizaci vláken dopovaných prvky vzácných zemin připravených v naší laboratoři nebo na spolupracujících pracovištích v zahraničí.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Širokopásmový opticko-vláknový thuliem dopovaný zdroj zesílené spontánní emise s optimalizovanou šířkou pásma
Typ práce: BP, DP
Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.
Cílem práce je sestavení a charakterizace optického zdroje zesílené spontánní emise, který generuje záření ve spektrální oblasti v okolí vlnové délky 2 mikrometrů a bude čerpaný až dvěma vláknovými lasery na vlnové délce cca 1560 nm za účelem optimalizace šířky pásma. Student pod vedením vedoucího práce sestaví elektroniku čerpací laserové diody a následně z dodaných komponent sestaví optický obvod zdroje záření, jehož výkonové a spektrální charakteristiky otestuje. Součástí práce bude seznámení se s vlastnostmi optických vláken obsahující thuliové ionty a měření základních optických charakteristik vláknových prvků. Experimenty budou realizovány na Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR, v. v. i. v oddělení Vláknové lasery a nelineární optika.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Thuliem dopovaný vláknový zesilovač pro vlnovou délku v okolí 1460 nm
Typ práce: BP, DP
Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.
Cílem práce je sestavení a charakterizace vláknového zesilovače s thuliem dopovaným optickým vlákny na bázi fluoridového vlákna pro zesilování záření v oblasti vlnových délek 1450-1480 nm. Student pod vedením vedoucího práce sestaví z dodaných komponent vláknový laser, sestaví měřící aparaturu a osvojí se postup měření. Experimentální práce zahrnuje optimalizaci parametru svařování optických vláken a charakterizaci zesilovače. Experimenty budou realizovány na aparaturách oddělení Vláknových laserů a nelineární optiky v Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR, v. v. i.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Thuliem dopované vláknové zdroje pracující v okolí vlnové délky 1700 nm
Typ práce: BP, VÚ, DP
Školitel: Ing. Jan Aubrecht, Ph.D.
Vláknové lasery jsou stále atraktivnější zdroje koherentního záření pro celou řadu unikátních vlastností, jako je vynikající kvalita svazku, vysoký průměrný výstupní výkon a v neposlední řadě i nízké nároky na údržbu. Thuliové vláknové lasery pracující na vlnových délkách kolem 1700 nm mají potenciál v rozsáhlém využití jak v lékařských, tak průmyslových aplikacích.
Cílem práce je navržení nových struktur optického vlákna a následné sestavení a charakterizace vláknového zdroje s thuliem dopovanými optickými vlákny pro oblasti vlnových délek 1650-1800 nm. Student pod vedením vedoucího práce navrhne odpovídající vlnovodnou strukturu, sestaví z dodaných komponent vláknový zdroj a experimentálně změří jeho charakteristiky. Experimentální práce zahrnuje optimalizaci jednotlivých parametrů vláknového zdroje. Experimenty budou realizovány na aparaturách oddělení Vláknových laserů a nelineární optiky v Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Thuliové vláknové lasery s optimalizovanou účinností
Typ práce: BP, DP
Školitel: Ing. Jan Aubrecht, Ph.D.
Cílem práce je sestavení a charakterizace vláknových laserů s thuliem dopovanými optickými vlákny čerpanými přes plášť, které generují záření ve spektrální oblasti v okolí vlnové délky 2 mikrometry. Student pod vedením vedoucího práce sestaví z dodaných komponent vláknový laser, sestaví měřící aparaturu a osvojí se postup měření. Pro sérii thuliových vláken připravených s různou geometrií průřezu vnitřního pláště a s různou podélnou periodou zkrutu vlákna provede základní charakterizaci laseru (práh laseru, diferenciální účinnost, vlnová délka) a aktivního vlákna (absorpce optického čerpání). Součástí práce bude analýza vlivu tvaru průřezu vnitřního pláště vlákna a uspořádání vláknové cívky na účinnost absorpce čerpání a účinnost laseru. Experimenty budou realizovány na aparaturách oddělení Vláknových laserů a nelineární optiky v Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR, v. v. i.
Téma je vhodné zejména pro studenty fyzikálních a technických oborů, např. FJFI a FEL ČVUT, MFF UK.
Typ práce: BP, VÚ, DP
Vedoucí práce: Ing. Jan Grym, Ph.D.
Konzultant: prof. Dr. Ing. Ivan Richter, České vysoké učení technické v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, Katedra fyzikální elektroniky
Polovodičové nanostruktury jsou základními stavebními kameny moderních elektronických a optoelektronických součástek. Hlavním cílem práce studenta je popsat mechanizmy růstu jednodimenzionálních polovodičových nanostruktur (nanotyček) z roztoků v reaktoru s kontinuálním průtokem a kontrolovat jejich morfologii. S využitím litografických technik budou nanotyčky připravovány v hexagonálních periodických polích, která umožňují studovat rychlosti růstu jednotlivých krystalografických ploch a ovlivňovat ji parametry procesu a řízeným dopováním [1-3]. Kontrola morfologie je zásadní pro využití polovodičových nanostruktur v aplikacích, jako jsou zdroje zelené energie a senzory plynů a chemických látek. Práci je možno zaměřit teoreticky i experimentálně.
Typ práce: BP, VÚ, DP
Vedoucí práce: Ing. Jan Grym, Ph.D.
Konzultant: prof. Dr. Ing. Ivan Richter, České vysoké učení technické v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, Katedra fyzikální elektroniky
Pro širší využití polovodičových nanostruktur a heterostruktur je nutné vyvinout metody pro charakterizaci jejich fyzikálních vlastností. Práce bude zaměřena na elektrickou charakterizaci jednotlivých jednodimenzionálních nanostruktur. Cílem je zdokonalit metody, které umožní elektricky charakterizovat jednotlivý kolmo stojící nanodrát s využitím vodivého hrotu nanomanipulátoru v elektronovém mikroskopu a následně nanodrát přenést pomocí nanomanipulátoru na nevodivý substrát a deponovat kontakty s využitím injekčního systému plynů nebo elektronové litografie. Metody umožňující elektrickou charakterizaci jednotlivých nanostruktur jsou zásadní pro jejich uplatnění v elektronice a optoelektronice, např. v solárních článcích, piezoelektrických nanogenerátorech nebo zdrojích světla.
Typ práce: BP, VÚ, DP
Vedoucí práce: Ing. Jan Grym, Ph.D.
Konzultant: prof. Dr. Ing. Ivan Richter, České vysoké učení technické v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, Katedra fyzikální elektroniky
Polovodičové nanostruktury jsou intenzivně studovány pro budoucí elektronické a fotonické aplikace. Fokusované elektronové a iontové svazky umožňují modifikovat podložku v oblastech o velikosti desítek nanometrů a ovlivňovat tak umístění a morfologii nanostruktur na podložce. Cílem práce je studovat interakci fokusovaných elektronových a iontových svazků s podložkou, využít elektronové a iontové litografie pro řízenou nukleaci a růst polovodičových nanostruktur a studovat jejich fyzikální vlastnosti s ohledem na aplikační potenciál v senzorech plynů a chemických látek. Tyto senzory budou realizovány se zaměřením na včasnou signalizaci poškození Li-iontových baterií užívaných v elektromobilech a v domácích fotovoltaických systémech a pro nově se rodící vodíkovou ekonomiku.
Typ práce: DIP
Školitel: Mgr. Milan Vala, Ph.D.
Tématem práce bude studium rotační dynamiky jednotlivých molekul pomocí neinvazivní optické mikroskopie s interferometrickou detekcí rozptýleného světla (iSCAT). Uchazeč se bude podílet na vývoji a aplikaci metody pro rychlé trasování makromolekul a jejich komplexů s důrazem na zlepšení přesnosti určení jejich orientace v prostoru (otočení) a tvaru (konformace). Cílem bude zvýšit citlivost až na úroveň jednotlivých biomolekul a demonstrovat možnosti tohoto informačně bohatého trasování pro vybrané biofyzikální procesy jako např. rotaci enzymaticky rozplétané dvoušroubovice DNA nebo dynamiku makromolekulárních komplexů a jejich interakcí na pevných površích nebo lipidových membránách. Součástí práce bude i optimalizace značení sledovaných biomolekul anizotropními rozptylovými značkam jako jsou plazmonické nanočástice nebo strukturovaná DNA (DNA origami). Předpokládá se, že uchazeč bude absolventem magisterského oboru biofyzika a chemická fyzika (nebo bude mít znalosti na srovnatelné úrovni) a bude vysoce motivován ke studiu a kreativnímu zvládnutí mezioborové problematiky na pomezí nano-optiky a biofyziky.
Super-resolution mikroskopie s rozptylovými značkami
Typ práce: DIP
Školitel: Mgr. Marek Piliarik, Ph.D.
Molekulární značky umožňují v přirozeném prostředí sledovat chování a pohyb jednotlivých molekul, například proteinů. Použití fluorescenčních značek je limitováno stabilitou a saturací fluorescenčního signálu. Alternativou jsou takzvané rozptylové značky, jakými jsou například kovové nanočástice, které vykazují silný rezonanční rozptyl. Nevýhodou rozptylových značek je jejich obvyklá velikost v řádu 20 až 50 nm, která významně přesahuje velikost sledovaných molekul a ovlivňuje jejich pohyb a interakce.
Cílem tohoto projektu je výzkum vlastností nové generace extrémně malých rozptylových molekulárních značek, jejichž velikost bude menší než velikost označené molekuly (např. 1.4 nm Au55 klastr). Takové nanočástice pak budou využity jako značky různých vazebných míst jediné molekuly (např. proteinu) a mohou posunout limity rozlišení „super-resolution“ optických mikroskopů až na na sub-molekulární úroveň.
Typ práce: DIP
Školitel: Mgr. Marek Piliarik, Ph.D.
Pochopení dynamiky vnitřního uspořádání makromolekul, zejména proteinů, v jejich přirozeném prostředí je kritickým krokem k poznání jejich biologické funkce. Experimentální metody však v této oblasti narážejí na řadu fundamentálních překážek, ať už to je prostorové rozlišení optických soustav, rychlost snímání fluorescenčních signálů, nebo průměrování přes heterogenní soubor molekul.
Náplň disertační práce využívá nejnovější metodu optického zobrazování jednotlivých molekul bez použití fluorescenčních značek, která je prvním krokem k jejich další analýze. Cílem projektu je vyvinout optické metody, které umožní na základě změn rozptylu světla na jednotlivých molekulách popsat změny prostorového uspořádání makromolekul v reálném čase.
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Michal Cifra, PhD.
Práce bude zaměřena na experimentální výzkum vlivu intenzivních krátkých elektrických pulzů na přirozené proteinové nanostruktury. Výsledky práce přispějí k pochopení mechanizmů působení elektrických pulzů na molekulární úrovni a otevřou nové technologické možnosti v biomedicíně a bionanotechnologii. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika, nebo podobného. Nezbytná dobrá znalost anglického jazyka.
Seznam literatury:
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Michal Cifra, PhD.
Práce bude zaměřena na výzkum vlivu intenzivních krátkých elektrických pulzů na přirozené proteinové nanostruktury pomocí výpočetních metod založených na simulacích molekulové dynamiky. Výsledky práce přispějí k pochopení mechanizmů působení elektrických pulzů na molekulární úrovni a otevřou nové technologické možnosti v biomedicíně a bionanotechnologii. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika, nebo podobného. Nezbytná je dobrá znalost anglického jazyka a vztah k práci s počítačem.
Seznam literatury:
Typ práce: DIP
Školitel: Ing. Michal Cifra, PhD.
Práce bude zaměřena na teoretický návrh a výrobu elektromagnetických mikrostrukturovaných chipů kompatibilních se super-rozlišovací mikroskopií pro analýzu a modulaci funkce přirozených proteinových nanostruktur, zejména části buněčného skeletu. Výsledky práce přispějí k pochopení elektromagnetických vlastností organismů na molekulární úrovni a otevřou nové technologické možnosti v biomedicíně a bionanotechnologii. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru aplikovaná fyzika, nebo podobného. Nezbytná dobrá znalost anglického jazyka..
Seznam literatury:
Vysvětlivky:
BP = bakalářská práce, DP = diplomová práce, DIP = Disertační práce
ÚFE provádí základní a aplikovaný výzkum v oblasti fotoniky, optoelektroniky a elektroniky. ÚFE příspívá k rozvoji poznání v těchto oblastech a vytváří širokou bázi znalostí, jako základ pro vývoj nových špičkových technologií.
+420 266 773 400
ufe@ufe.cz
Datová schránka: m54nucy
IČ: 67985882
DIČ: CZ67985882
