V roce 2019 katedra, ještě pod názvem katedra fyzikální elektroniky, akreditovala nové studijní programy. Jde o bakalářský studijní program Fyzikální inženýrství, kde katedra zajišťuje specializace Laserová technika a fotonika a Počítačová fyzika. Dále katedra zajišťuje návazný magisterský studijní program Fyzikální elektronika se specializacemi Laserová fyzika a technika, Fotonika a Počítačová fyzika.
V doktorském studiu katedra zajišťuje výuku a výchovu studentů v oboru studia Fyzikální inženýrství v zaměření Fyzikální elektronika. V roce 2020 fakulta akreditovala nový doktorský studijní program Kvantové technologie, na kterém se katedra fyzikální elektroniky podílí.
Široký profil katedry umožňuje studentům získat mimo obecný základ aplikované fyziky i hlubší znalosti a experimentální zkušenosti v oblasti fyziky a techniky laserů, klasické i kvantové elektronice, v moderní optice, optoelektronice, mikroelektronice, fyzice plazmatu, v nanostrukturách a v moderních technologiích, v technice a aplikací iontových svazků, apod. Studenti si na katedře mohou rozšířit své znalosti i v aplikované informatice, zejména v návaznosti na modelování fyzikálních procesů.
Katedra se též podílí na zajištění základní výuky v oblasti informatiky, numerické matematiky a fyziky a dále zajišťuje předměty z oblasti základů elektroniky a molekulové fyziky.
Vědeckovýzkumná činnost na katedře poskytuje studentům možnost zapojit se do vědeckých týmů katedrových i externích, umožňuje účastnit se řešení výzkumných projektů tuzemských i mezinárodních a umožňuje jim tak získat průpravu v tvůrčí činnosti pro široké uplatnění ve výzkumu i aplikovaných oblastech.
Na katedře působí 6 výzkumných skupin:
Skupina pevnolátkových laserů
vedoucí skupiny: prof. Ing. Helena Jelínková, DrSc.
Skupina pevnolátkových laserů je zaměřena na výzkum a vývoj speciálních laserů generujících záření ve viditelné, blízké a střední infračervené oblasti. Konkrétně na spektroskopii nových laserových aktivních materiálů, generaci krátkých a ultrakrátkých impulzů a charakterizaci generovaného laserového záření na úrovni nejnovějších vědeckých poznatků laserové techniky a elektroniky. Dále se zabývá i vývojem unikátních elektronických systémů pro lasery, přesná měření času a měření vzdáleností pomocí laserového radaru. Skupina se věnuje i aplikacím laserového záření v medicíně, senzorové technice a přenosu vysokovýkonového laserového záření speciálními optickými vlákny. Skupina spolupracuje taktéž na projektech řešených na pracovištích ELI−Beamlines (Extreme Light Infrastructure), HiLASE (High-average power pulsed lasers project), Crytur Turnov a taktéž spolupracuje s mnoha zahraničními laboratořemi.
Skupina počítačové fyziky
Vedoucí skupiny: prof. Ing. Jiří Limpouch, CSc.
Skupina počítačové fyziky modeluje fyzikální procesy a vyvíjí metody numerického řešení parciálních diferenciálních rovnic. Vyvíjené numerické metody jsou aplikovány zejména ve fluidních simulacích interakce laserového záření s hmotou. Pomocí částicových simulací studuje interakci ultrakrátkých laserových impulsů s různými druhy terčů a transport vznikajícího záření a energetických částic. Skupina také provozuje menší výpočetní cluster a pro rozsáhlejší paralelní výpočty používá zejména zdroje Metacentra a IT4Innovations. Numerické simulace jsou úzce provázány s experimenty, slouží pro jejich návrh a interpretaci výsledků. Členové skupiny spolupracují s laboratořemi ELI−Beamlines, HiLASE, PALS (Prague Asterix Laser Systém) a se zahraničními pracovišti (Los Alamos National Laboratory, USA; CELIA (Centre Lasers Intenses et Applications), Univ. Bordeaux, Francie; Utsunomiya Univ., Japonsko). Skupina také provozuje laboratoř femtosekundového laseru na KFE. Více na http://cphys.fjfi.cvut.cz
Skupina rentgenové fotoniky
Vedoucí skupiny: doc. Ing. Ladislav Pína, DrSc.
Skupina rentgenové fotoniky studuje generaci a interakci elektromagnetického záření v oblasti energie fotonů od 50 eV do 420 keV. Zvláštní pozornost je věnována oblasti 90−120 eV (aplikace v EUV litografii), celé oblasti 200−2000 eV (družicové teleskopy pro astrofyziku a mikroskopie v oblasti tzv. vodního okna) a oblasti 5−400 keV (rentgenová radiografie a tomografie). Skupina disponuje zdroji založenými na elektronovém svazku, plazmovým kapilárním zdrojem vyvinutým na katedře a plazmovým zdrojem založeným na interakci femtosekundového laseru s pevnolátkovým nebo plynným terčem. Předmětem studia jsou též různé rentgenooptické systémy a metody zobrazování absorpčního, fázového a rozptýleného záření v ultrafialové a rentgenové oblasti pro mikroskopii a pro diagnostiku vysokoteplotního plazmatu.
Skupina nanofotoniky a kvantových technologií
Vedoucí skupiny: doc. Dr. Ing. Ivan Richter
Skupina nanofotoniky a kvantových technologií se zabývá studiem v oblasti fotonických nanostruktur, jejich návrhem a analýzou interakce nanostruktur s elektromagnetickým polem, metodami realizace, charakterizace a také vybranými aplikacemi. V oblasti analýzy a návrhu se věnuje, zejména z teoretického hlediska, širokému spektru nanofotonických struktur, jako jsou například fotonické krystaly, metamateriály, plazmonické struktury a speciální substráty, periodické nebo kvaziperiodické fotonické systémy, systémy nanočástic, v poslední době také nehermitovské, nereciproké, či topologické fotonické struktury, a to jak z klasického, tak také kvantového pohledu. V experimentální oblasti se dlouhodobě věnuje spektru technik pro realizaci a charakterizaci fotonických nanostruktur. Pro realizaci nanočástic a nanostruktur využívá zejména metod nanochemie a principů samouspořádání, ve spojení s dalšími technikami. V návaznosti se věnuje také řadě charakterizačních metod, od optické, přes elektronovou mikroskopii a mikroskopii atomárních sil, v korelaci se spektroskopickými metodami. Nově jsou předmětem zájmu také vybrané kvantové technologie, zejména v rámci optických, fotonických a plazmonických platforem (generace, detekce a aplikace korelovaných a kvantově provázaných fotonů a plazmonů), ve spolupráci zejména s Katedrou inženýrství pevných látek a Katedrou fyziky. Ve spolupráci s dalšími pracovišti, zejména ústavů Akademie věd ČR, se věnuje také některým aplikacím nanofotoniky, např. plazmonickým senzorům, pokročilým SERS substrátům, využití nanočástic v teranostice, apod. Skupina se také zabývá pokročilým numerickým modelováním interakce elektromagnetického záření s prostředím, založeným na bohatém porfoliu komplementárních metod, ať již vlastních vyvinutých, tak volně i komerčně dostupných.
Skupina molekulové fotofyziky a spektroskopie
Vedoucí skupiny: RNDr. Martin Michl, Ph.D.
Skupina molekulové fotofyziky a spektroskopie se zabývá studiem převážně čistě organických molekul a možnostmi jejich využití například v optoelektronice, fotovoltaice, scintilačních detektorech či biomedicíně. Studovány jsou jak procesy vedoucí ke vzniku elektronově excitovaných stavů, k nimž patří absorpce jednoho či více fotonů a rekombinace párù elektron-díra vzniklých průchodem elektrického proudu nebo účinkem ionizujícího záření, tak zářivé i nezářivé procesy, jejichž prostřednictvím excitované molekuly relaxují zpět do základního stavu. Mezi ty zářivé patří zejména fluorescence, fosforescence a termálně aktivovaná zpožděná fluorescence. Nezářivé procesy zahrnují například intra- i intermolekulární přenos elektronu či elektronové excitační energie, přímý a zpětný mezisystémový přechod, singletové štěpení či triplet-tripletová anihilace. K objasnění těchto procesů je využívána syntéza speciálně navržených molekul a jejich studium pomocí stacionárních i časově rozlišených spektroskopických metod ve spojení s kvantově-chemickými výpočty.
Skupina pokročilých kosmických technologií
Vedoucí skupiny: prof. Ing. Ivan Procházka, DrSc.
Skupina pokročilých kosmických technologií vyvíjí měřicí techniky pro detekci laserových impulzů a velmi přesné měření času a jejich aplikace v kosmickém výzkumu. Zároveň se skupina zabývá vývojem a testováním metod zpracování signálů z měření a oddělení užitečného signálu od šumu. Hlavními předměty vývoje jsou unikátní detektory jednotlivých fotonů, rychlé elektro-optické spínače a měřiče přesného času. Všechny vyvíjené přístroje umožňují extrémně přesná měření s přesností na úrovni zlomků pikosekund (10−12 s). Výsledky ve spolupráci s mnoha kosmickými agenturami nalézají uplatnění v oblasti laserových družicových dálkoměrů, při optické detekci kosmické tříště a při laserové synchronizaci časových stupnic. Více na http://kfe.fjfi.cvut.cz/~blazej/cz/res/index.html
Katedra má dobře vybavené specializované laboratoře s moderní experimentální a výpočetní technikou i laboratoře pro praktickou výuku studentů (elektronika, optoelektronika a optika, laserová technika). Katedra spravuje též některé počítačové laboratoře (PC a pracovní stanice), které studenti mohou využívat v nepřetržitém provozu.