Optik mühendisliği, ışık kullanarak çalışan ekipman ve cihazların tasarımına odaklanan mühendislik disiplinidir. Elektromanyetik spektrum, kızılötesi ve ultraviyole üzerindeki görünür ışığın özelliklerini ve davranışlarını ve en yakın iki komşusunu inceleyen bir fizik alanı olan optik bilimine dayanır. Optik mühendisliği uygulaması eskidir ve yangınları başlatmak için büyütme veya güneş ışığına odaklanma gibi amaçlar için aynaların, şekillendirilmiş ve parlatılmış kristallerin veya berrak su kaplarının kullanılması 2.000 yıldan daha eskidir. Modern zamanlarda, bu alan, mikroskoplar ve dürbünler, lazerler ve yaygın olarak kullanılan elektronik ve iletişim cihazları gibi optik aletler de dahil olmak üzere çok çeşitli teknolojiler için önemlidir.
Optiklerin bazı pratik uygulamaları, klasik fiziğe dayanan bir elektromanyetik radyasyon modeli kullanılarak yapılabilir. Bunun nedeni, modern kuantum mekaniğinin tahminlerinin, klasik mekaniklerden yalnızca atomik veya atom altı ölçekte veya mutlak sıfır sıcaklık gibi son derece olağandışı koşullar altında farkedilir şekilde farklılık göstermesidir. Birçok modern optik teknolojisi, bireysel fotonların atomlar ve parçacıklar ile nasıl etkileşime girdiğine, klasik mekaniğinin öngörülerinin gerçeğin yararlı bir yaklaşımı olmaktan çıktığı ve bu nedenle bu fenomeni anlamak ve ustalaşmak için kuantum optik biliminin gerekli olduğu temeline dayanıyor. Malzeme bilimi, optik mühendisliği için de önemli bir bilgidir.
Nesneleri görüntülemek veya analiz etmek için ışık kullanan birçok cihazın tasarımı, optik mühendisliği içerir. Binoküler, teleskoplar ve mikroskoplar gibi enstrümanları izlemek, görüntüleri büyütmek için lensler ve aynalar kullanırken gözlük ve kontakt lensler için düzeltici lensler kullanıcının görüşündeki kusurları telafi etmek için gelen ışığı kırar. Bu nedenle, yaratılışları bu optik bileşenlerin gelen ışığı nasıl etkileyeceği konusunda önemli bilimsel bilgiler gerektirir. Başarılı optik lens tasarımı, bir lensin kompozisyonunun, yapısının ve şeklinin bir optik cihazın işleyişini nasıl etkileyeceğini ve bir lensin şeklinin ve malzemelerinin cihazın kütlesi, boyutu ve ağırlık dağılımı gibi faktörleri nasıl etkileyeceğini anlamayı gerektirir ve farklı koşullarda çalışma kabiliyetinin yanı sıra.
Spektrometre adı verilen cihazların tasarımı optik mühendisliği olmadan yapılamaz. Bir spektrometre, ışığın yaydığı veya etkileşime girdiği maddenin kimyasal bileşimi veya diğer özellikleri hakkında bilgi bulmak için gelen fotonların özelliklerini kullanır. Spektrometreler, çok çeşitli türlerde mevcuttur ve metal işleme endüstrisinde minerallerin bileşiminin tanımlanmasından kalite kontrolüne ve diğer galaksilerin hareketlerinin incelenmesine kadar değişen uygulamalarda, modern bilim ve endüstri için son derece önemlidir.
Optik mühendisliği de aynı şekilde, elektrik yerine ışık darbeleri kullanarak kablolar aracılığıyla bilgi ileten fiber optik teknolojisi için de önemlidir. Optik fiberler, dalga kılavuzu olarak kullanılabilecek esnek malzemelerdir, ışık yönünü yönlendiren malzemelerdir. Işığı, elyafın çekirdeğinden aşağıya doğru yönlendiren, toplam iç yansıma denen bir fenomenden yararlanarak ışığı yönlendirir. Optik fiberlerin tasarımı, farklı malzemelerin kırılma nitelikleriyle birlikte farklı ortamlardan geçerken ışığın nasıl kırıldığının anlaşılmasını gerektirir. Fiber optikler, yüksek kapasiteleri nedeniyle telefonlar, yüksek hızlı Internet ve kablolu televizyon gibi modern iletişim teknolojileri için önemlidir.
Dar tutarlı ışık huzmeleri üreten lazerlerin tasarımı da optik mühendisliğe büyük ölçüde dayanır. Lazerler, enerjiyi fotonlar halinde serbest bırakmaya başlayana kadar kazanç ortamı denilen bir materyali enerjisel olarak heyecanlandırarak çalışır. Çalışan bir lazerin tasarlanması, hem ışığın kuantum özelliklerinin hem de lazerin amaçlanan kullanımı için gerekli niteliklere sahip fotonlar ve lensler ve aynalar gibi optik ekipmanın nasıl odaklanabileceği konusunda fotonlar oluşturmak için ortam olarak kullanılabilecek farklı malzemelerin bilgisini içerir. bu ışık. Lazer teknolojisi, modern yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. CD'ler ve DVD'ler, algılama teknolojisi LIDAR (ışık algılama ve aralık) ve birçok endüstriyel uygulama gibi optik disk medya formatlarının temelidir.
