Optisches Engineering ist die Ingenieurdisziplin, die sich auf das Design von Geräten und Geräten konzentriert, die unter Verwendung von Licht funktionieren. Es basiert auf der Wissenschaft der Optik, einem Bereich der Physik, der die Eigenschaften und das Verhalten von sichtbarem Licht und seinen beiden nächsten Nachbarn im elektromagnetischen Spektrum, Infrarot und Ultraviolett, untersucht. Die Praxis der optischen Technik ist uralt, und die Verwendung von Spiegeln, geformten und polierten Kristallen oder Behältern mit klarem Wasser für Zwecke wie Vergrößerung oder Fokussierung des Sonnenlichts zum Entzünden von Bränden ist mehr als 2,000 Jahre alt. In der heutigen Zeit ist dieser Bereich für eine Vielzahl von Technologien wichtig, darunter optische Instrumente wie Mikroskope und Ferngläser, Laser und viele gebräuchliche elektronische und Kommunikationsgeräte.
Einige praktische Anwendungen der Optik können mit einem Modell der elektromagnetischen Strahlung auf der Grundlage der klassischen Physik durchgeführt werden. Dies liegt daran, dass die Vorhersagen der modernen Quantenmechanik nur auf atomarer oder subatomarer Skala oder unter extrem ungewöhnlichen Bedingungen wie Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt merklich von der klassischen Mechanik abweichen. Viele moderne optische Technologien basieren darauf, wie einzelne Photonen mit Atomen und Teilchen wechselwirken, wobei die Vorhersagen der klassischen Mechanik keine nützliche Annäherung an die Realität mehr darstellen, und daher ist die Wissenschaft der Quantenoptik notwendig, um diese Phänomene zu verstehen und zu beherrschen. Materialwissenschaften sind auch wichtige Erkenntnisse für die optische Technik.
Das Design vieler Geräte, die Licht zum Betrachten oder Analysieren von Objekten verwenden, erfordert optisches Engineering. Betrachtungsinstrumente wie Ferngläser, Teleskope und Mikroskope verwenden Linsen und Spiegel, um Bilder zu vergrößern, während Korrekturlinsen für Brillen und Kontaktlinsen einfallendes Licht brechen, um Sehfehler des Trägers auszugleichen. Daher erfordert ihre Herstellung beträchtliche wissenschaftliche Kenntnisse darüber, wie diese optischen Komponenten einfallendes Licht beeinflussen. Ein erfolgreiches Design optischer Linsen erfordert das Verständnis, wie sich die Zusammensetzung, Struktur und Form einer Linse auf die Funktion eines optischen Geräts auswirkt und wie sich die Form und die Materialien einer Linse auf Faktoren wie die Masse, Größe und Gewichtsverteilung des Geräts auswirken , sowie seine Fähigkeit, unter verschiedenen Bedingungen zu arbeiten.
Das Design von Geräten, die Spektrometer genannt werden, ist ohne optische Technik nicht möglich. Ein Spektrometer nutzt die Eigenschaften einfallender Photonen, um Informationen über die chemische Zusammensetzung oder andere Eigenschaften der Materie zu entdecken, von der das Licht emittiert wurde oder mit der das Licht interagiert hat. Spektrometer gibt es in einer Vielzahl verschiedener Typen und sind für die moderne Wissenschaft und Industrie enorm wichtig, in Anwendungen, die von der Identifizierung der Zusammensetzung von Mineralien über die Qualitätskontrolle in der metallverarbeitenden Industrie bis hin zur Untersuchung der Bewegung anderer Galaxien reichen.
Ebenso unverzichtbar ist die optische Technik für die Glasfasertechnik, die Informationen über Kabel mit Lichtimpulsen statt mit Strom überträgt. Optische Fasern sind flexible Materialien, die als Wellenleiter verwendet werden können, Materialien, die die Lichtrichtung leiten können. Sie leiten das Licht auf seinem Weg, indem sie sich ein Phänomen zunutze machen, das als innere Totalreflexion bezeichnet wird und das Licht durch den Kern der Faser geleitet hält. Das Design optischer Fasern erfordert ein Verständnis dafür, wie Licht gebrochen wird, wenn es sich durch verschiedene Medien bewegt, sowie die Brechungseigenschaften verschiedener Materialien. Glasfasern sind aufgrund ihrer enormen Kapazität für moderne Kommunikationstechnologien wie Telefon, Highspeed-Internet und Kabelfernsehen unverzichtbar.
Das Design von Lasern, die schmale kohärente Lichtstrahlen erzeugen, beruht ebenfalls stark auf der optischen Technik. Laser arbeiten, indem sie ein Material, ein sogenanntes Verstärkungsmedium, energetisch anregen, bis es beginnt, Energie in Form von Photonen freizusetzen. Der Entwurf eines funktionierenden Lasers erfordert Kenntnisse sowohl über die Quanteneigenschaften von Licht als auch über verschiedene Materialien, die als Verstärkungsmedien verwendet werden können, um Photonen mit den für die beabsichtigte Verwendung des Lasers erforderlichen Qualitäten zu erzeugen, und wie optische Geräte wie Linsen und Spiegel fokussieren können dieses Licht. Lasertechnologie ist im modernen Leben weit verbreitet. Es ist die Basis für optische Disk-Medienformate wie CDs und DVDs, die Detektionstechnologie LIDAR (Light Detection and Ranging) und in vielen industriellen Anwendungen.