Fotoniikka

Kolmevuotinen tekniikan kandidaatin tutkinto koostuu pääasiassa fysiikan ja matematiikan opinnoista sekä fotoniikan perusteisiin tutustumisesta. Siihen kuitenkin kuuluu myös kieli- ja viestintäopintoja, ohjelmoinnin perusteita sekä kauppatiedettä. Opintoihin voi myös sisällyttää sivuaineita oman mielenkiinnon ja urasuunnitelmien mukaisesti.

Fysiikan opinnoissa käydään läpi fysiikan eri osa-alueita, sillä myöhemmissä erityisesti fotoniikkaan keskittyvissä opinnoissa tarvitaan pohjatietoja niin mekaniikasta, termodynamiikasta kuin sähköopistakin. Lisäksi fysiikan opinnoissa perehdytään kokeelliseen laboratoriotyöskentelyyn, mittalaitteiden toimintaan ja tieteelliseen raportointiin.

Matematiikan opinnot luovat osaamispohjan, jota fysiikan ja fotoniikan opinnoissa tarvitaan. Esimerkiksi matriisilaskenta, osittaisderivaatat, kompleksiluvut ja pintaintegraalit ovat fysiikassa ja fotoniikassa usein tarvittavia matemaattisia työkaluja.

Vaikka suurin osa varsinaisista fotoniikan opinnoista käydään vasta kahden viimeisen vuoden aikana suoritettaessa ylempää DI-tutkintoa, esimerkiksi fotoniikan perusmittauksiin, fotoniikan alan yrityksiin ja uramahdollisuuksiin tutustutaan jo kandidaattivaiheessa.

Sekä alemman että ylemmän tutkinnon sivuaineet voi valita vapaasti Itä-Suomen yliopiston laajasta tarjonnasta. Esimerkiksi fotoniikan komponenttien valmistamisessa, tai uusien fotoniikassa hyödynnettävien materiaalien kehittämisessä, on hyötyä kemian opinnoista. Tietojenkäsittelytiede on puolestaan luonteva sivuaine niille, jotka ovat kiinnostuneita optisten mittalaitteiden suunnittelusta ja rakentamisesta. Jos tähtäimessä on päästä fotoniikan alan yritysten markkinointi- tai johtotehtäviin, sivuaineena voi lukea kauppatieteitä. Fotoniikka voi olla luonteeltaan myös teoreettista ja laskennallista. Sellaisista työtehtävistä kiinnostuneiden kannattaa lukea matematiikkaa enemmänkin.

Tekniikan kandidaatin tutkinnon rakenne (180 op)

Kandidaatin tutkinnon yhtenä osaamistavoitteena on riittävä viestintä- ja kielitaito oman alan tehtäviin sekä kansainväliseen toimintaan ja yhteistyöhön. Kieli- ja viestintäopintojen lisäksi kandidaattivaiheen 30 op:n yleisopintoihin kuuluu ohjelmointia sekä tuotantotalouden opintoja. 60 op:n fysiikan opinnot koostuvat mekaniikkaa ja lämpöoppia, sähköä ja valoa, kvanttifysiikkaa, sekä aineen rakennetta ja säteilyä käsittelevistä kokonaisuuksista kokeellista laboratoriotyöskentelyä unohtamatta. Matematiikan 47 op:n laajuiset opinnot sisältävät matematiikan perusopintojen lisäksi erityisesti tekniikan alalla tarvittavaa matematiikkaa. Kandidaattivaiheen fotoniikan alalle suuntaavat 18 op:n opinnot keskittyvät optisessa laboratoriossa työskentelyyn ja optisiin mittauksiin. Lisäksi tähän kokonaisuuteen kuuluu fotoniikan aiheesta tehtävä kandidaatin tutkielma.

Lisäksi opiskelija voi kandidaattivaiheessa syventää osaamistaan vapaasti valittavan, 25 op:n laajuisen kokonaisuuden avulla. Tämän kokonaisuuden voi joko valita Itä-Suomen yliopiston laajasta sivuaineopintokokonaisuusvalikoimasta tai koostaa yksittäisistä kursseista oman henkilökohtaisen suunnitelman mukaan.

Kahden viimeisen vuoden aikana, eli DI-vaiheessa, perehdytään fotoniikan eri osa-alueisiin niin teoreettisesti kuin käytännössä. Opiskelu tapahtuu yhdessä kansainvälisten maisteriohjelmien opiskelijoiden kanssa, joten kansainvälinen yhteistyö tulee tutuksi jo opintojen aikana. Osa kursseista on kaikille yhteisiä, mutta fotoniikan kursseja voi valita myös oman mielenkiinnon mukaisesti. Alla on esitelty esimerkkejä fotoniikan eri osa-alueiden kursseista.

• Väriopissa perehdytään ihmisen värinäköön, valaistuksessa käytettyihin suureisiin, värin tieteelliseen mittaamiseen, tapoihin saada aikaan haluttu väri ja erilaisiin tapoihin esittää väri numeroarvoina.
• Näyttöteknologiassa käydään läpi tietokoneiden ja puhelimien näyttöjen, sekä lisätyn todellisuuden lasien ja virtuaalilasien, toimintaperiaatteita.
• Syventävä spektrikuvantaminen antaa opiskelijalle tiedot spektrikameroiden toiminnasta ja datan käsittelystä. Tällaisilla kameroilla voidaan tutkia esimerkiksi metsän hyvinvointia satelliitista käsin tai diagnosoida silmänpohjan rappeuma paljon tehokkaammin, kuin tavallisella kameralla.  
• Optisen suunnittelun kursseilla perehdytään sekä suunnittelun periaatteisiin että harjoitellaan käyttämään ohjelmistoja, joilla optisten systeemien toimintaa mallinnetaan.
• Mikro- ja nanofotoniikan aiheena ovat valon aallonpituuden kokoluokkaa olevat rakenteet, joita käytetään valon ohjaamiseen. Esimerkiksi virtuaalilasien linsseissä tarvitaan tällaisia rakenteita.
• Optisen tietoliikenteen komponenteissa perehdytään valokuituihin ja muihin komponentteihin, joita optisessa tietoliikenteessä tarvitaan. Nykyisin lähes kaikki tietoliikenne perustuu fotoniikkaan.
• Laserfysiikassa opiskellaan sekä jatkuvatoimisten laserien että pulssilaserien toimintaperiaatteita. Nykypäivänä lasereita hyödynnetään esimerkiksi tiedonsiirrossa ja leikkauksissa.
• Kvanttioptiikassa kvanttifysiikka yhdistyy valon hiukkasluonteeseen, eli fotoneihin. Kvanttitietokoneissa, joiden laskentatehon ennustetaan kehittyvän valtavan paljon perinteisiä tietokoneita korkeammaksi, käytetään tällaista teknologiaa.
• Teknologian kaupallistaminen kurssilla perehdytään siihen, miten fotoniikan tutkimuksen ja tuotekehityksen pohjalta saadaan syntymään kannattavaa liiketoimintaa.
• Optinen mittaaminen sekä valmistusmenetelmät kurssilla selviää, miten fotoniikan komponentteja valmistetaan. Tämä tapahtuu puhdastiloissa käyttäen sellaisia menetelmiä kuten elektronisädelitografia ja reaktiivinen ionietsaus.

Diplomi-insinöörin tutkinnon rakenne (120 op)

Diplomi-insinööriohjelma perustuu kandidaattiohjelmaan ja keskittyy fotoniikan osaamisen syventämiseen. Opinnot koostuvat 92 op:n fotoniikan syventävistä opinnoista, joihin kuuluu sekä pakollisia että valinnaisia fotoniikan ja fysiikan kursseja. Tähän kokonaisuuteen kuuluu myös yritysyhteistyössä tehtäviä laboratoriotöitä ja samoin fotoniikan alan yritysyhteistyössä tehtävä 30 op:n diplomityö. Lisäksi opintoihin kuuluu 3 op yleisopintoja ja 25 op:n laajuiset vapaasti valittavat opinnot.