Rekayasa optik adalah disiplin teknik yang berfokus pada desain peralatan dan perangkat yang berfungsi dengan menggunakan cahaya. Ini didasarkan pada ilmu optik, bidang fisika yang mempelajari sifat dan perilaku cahaya tampak dan dua tetangga terdekatnya pada spektrum elektromagnetik, inframerah dan ultraviolet. Praktik teknik optik sudah kuno, dan penggunaan cermin, kristal berbentuk dan dipoles, atau wadah air jernih untuk tujuan seperti pembesaran atau memfokuskan sinar matahari untuk menyalakan api sudah berusia lebih dari 2,000 tahun. Di zaman modern, bidang ini penting untuk beragam teknologi, termasuk instrumen optik seperti mikroskop dan teropong, laser, dan banyak perangkat elektronik dan komunikasi yang umum digunakan.
Beberapa aplikasi praktis optik dapat dilakukan dengan menggunakan model radiasi elektromagnetik berdasarkan fisika klasik. Ini karena prediksi mekanika kuantum modern sangat berbeda dari mekanika klasik hanya pada skala atom atau subatom atau dalam kondisi yang sangat tidak biasa seperti suhu mendekati nol mutlak. Banyak teknologi optik modern didasarkan pada bagaimana foton individu berinteraksi dengan atom dan partikel, di mana prediksi mekanika klasik tidak lagi menjadi pendekatan realitas yang berguna, sehingga ilmu optik kuantum diperlukan untuk memahami dan menguasai fenomena ini. Ilmu material juga merupakan pengetahuan penting untuk teknik optik.
Desain banyak perangkat yang menggunakan cahaya untuk melihat atau menganalisis objek melibatkan teknik optik. Instrumen penglihatan seperti teropong, teleskop, dan mikroskop menggunakan lensa dan cermin untuk memperbesar gambar, sedangkan lensa korektif untuk kacamata dan lensa kontak membiaskan cahaya yang masuk untuk mengkompensasi cacat pada penglihatan pemakainya. Dengan demikian, penciptaan mereka menuntut pengetahuan ilmiah yang cukup tentang bagaimana komponen optik ini akan mempengaruhi cahaya yang masuk. Desain lensa optik yang sukses memerlukan pemahaman tentang bagaimana komposisi, struktur, dan bentuk lensa akan memengaruhi fungsi perangkat optik, dan bagaimana bentuk dan bahan lensa akan memengaruhi faktor-faktor seperti massa, ukuran, dan distribusi berat perangkat. , serta kemampuannya untuk beroperasi dalam kondisi yang berbeda.
Desain perangkat yang disebut spektrometer tidak dapat dilakukan tanpa rekayasa optik. Spektrometer menggunakan sifat-sifat foton yang masuk untuk menemukan informasi tentang komposisi kimia atau sifat-sifat lain dari materi yang telah dipancarkan oleh cahaya atau berinteraksi dengannya. Spektrometer ada dalam berbagai jenis yang berbeda dan sangat penting bagi sains dan industri modern, dalam aplikasi mulai dari mengidentifikasi komposisi mineral hingga kontrol kualitas dalam industri pengerjaan logam hingga mempelajari gerakan galaksi lain.
Rekayasa optik juga penting untuk teknologi serat optik, yang mentransmisikan informasi melalui kabel menggunakan pulsa cahaya alih-alih listrik. Serat optik merupakan bahan fleksibel yang dapat digunakan sebagai pandu gelombang, bahan yang dapat memandu arah cahaya. Mereka memandu cahaya saat bergerak dengan memanfaatkan fenomena yang disebut refleksi internal total, yang membuat cahaya tetap disalurkan ke inti serat. Desain serat optik membutuhkan pemahaman tentang bagaimana cahaya dibiaskan saat bergerak melalui media yang berbeda, bersama dengan kualitas bias bahan yang berbeda. Serat optik sangat penting untuk teknologi komunikasi modern, seperti telepon, Internet berkecepatan tinggi, dan televisi kabel, karena kapasitasnya yang sangat besar.
Desain laser, yang menghasilkan berkas cahaya koheren yang sempit, juga sangat bergantung pada rekayasa optik. Laser bekerja dengan membangkitkan energi material, yang disebut media penguatan, hingga mulai melepaskan energi dalam bentuk foton. Merancang laser yang berfungsi melibatkan pengetahuan tentang sifat kuantum cahaya dan bahan yang berbeda yang dapat digunakan sebagai media penguatan untuk membuat foton dengan kualitas yang diperlukan untuk tujuan penggunaan laser dan tentang bagaimana peralatan optik seperti lensa dan cermin dapat fokus cahaya itu. Teknologi laser banyak digunakan dalam kehidupan modern. Ini adalah dasar untuk format media disk optik seperti CD dan DVD, teknologi deteksi LIDAR (deteksi dan jangkauan cahaya), dan dalam banyak aplikasi industri.