Optisk teknik är den ingenjörsdisciplin som fokuserar på design av utrustning och enheter som fungerar genom att använda ljus. Den är baserad på vetenskapen om optik, ett fysikområde som studerar egenskaper och beteenden hos synligt ljus och dess två närmaste grannar på det elektromagnetiska spektrumet, infrarött och ultraviolett. Den optiska tekniken är urgammal, och användningen av speglar, formade och polerade kristaller eller behållare med klart vatten för ändamål som förstoring eller fokusering av solljus för att starta bränder är mer än 2,000 XNUMX år gammal. I modern tid är detta område viktigt för ett mycket brett spektrum av teknologier, inklusive optiska instrument som mikroskop och kikare, lasrar och många vanliga elektroniska och kommunikationsenheter.
Vissa praktiska tillämpningar av optik kan göras med hjälp av en modell av elektromagnetisk strålning baserad på klassisk fysik. Detta beror på att den moderna kvantmekanikens förutsägelser avviker märkbart från klassisk mekanik endast på atomär eller subatomär skala eller under extremt ovanliga förhållanden som nästan absoluta nolltemperaturer. Många moderna optiska teknologier är baserade på hur individuella fotoner interagerar med atomer och partiklar, där förutsägelserna från klassisk mekanik upphör att vara en användbar approximation av verkligheten, och därför är vetenskapen om kvantoptik nödvändig för att förstå och bemästra dessa fenomen. Materialvetenskap är också viktig kunskap för optisk ingenjörskonst.
Utformningen av många enheter som använder ljus för att se eller analysera objekt involverar optisk ingenjörskonst. Betraktningsinstrument som kikare, teleskop och mikroskop använder linser och speglar för att förstora bilder, medan korrigerande linser för glasögon och kontaktlinser bryter inkommande ljus för att kompensera för defekter i bärarens syn. Deras skapande kräver därför avsevärd vetenskaplig kunskap om hur dessa optiska komponenter kommer att påverka inkommande ljus. Framgångsrik design av optiska linser kräver förståelse för både hur en lins sammansättning, struktur och form kommer att påverka funktionen hos en optisk enhet, och hur en lins form och material kommer att påverka faktorer som enhetens massa, storlek och viktfördelning , såväl som dess förmåga att fungera under olika förhållanden.
Utformningen av enheter som kallas spektrometrar kan inte göras utan optisk ingenjörskonst. En spektrometer använder egenskaperna hos inkommande fotoner för att upptäcka information om den kemiska sammansättningen eller andra egenskaper hos materien som ljuset har sänts ut av eller interagerat med. Spektrometrar finns i ett brett spektrum av olika typer och är oerhört viktiga för modern vetenskap och industri, i tillämpningar som sträcker sig från att identifiera sammansättningen av mineraler till kvalitetskontroll inom metallbearbetningsindustrin till att studera andra galaxers rörelse.
Optisk teknik är också väsentlig för fiberoptisk teknik, som överför information genom kablar med hjälp av ljuspulser istället för elektricitet. Optiska fibrer är flexibla material som kan användas som vågledare, material som kan styra ljusets riktning. De styr ljuset när det färdas genom att dra fördel av ett fenomen som kallas total intern reflektion, som håller ljuset kanaliserat ner i fiberns kärna. Designen av optiska fibrer kräver en förståelse för hur ljus bryts när det rör sig genom olika medier, tillsammans med de brytande egenskaperna hos olika material. Fiberoptik är avgörande för modern kommunikationsteknik, som telefoner, höghastighetsinternet och kabel-tv, på grund av sin enorma kapacitet.
Konstruktionen av lasrar, som producerar smala strålar av koherent ljus, är också starkt beroende av optisk teknik. Lasrar fungerar genom att energiskt excitera ett material, kallat ett förstärkningsmedium, tills det börjar frigöra energi i form av fotoner. Att designa en fungerande laser innebär kunskap om både ljusets kvantegenskaper och om olika material som kan användas som förstärkningsmedia för att skapa fotoner med de egenskaper som krävs för laserns avsedda användning och om hur optisk utrustning som linser och speglar kan fokusera det ljuset. Laserteknik används ofta i det moderna livet. Det är grunden för optiska skivmediaformat som CD- och DVD-skivor, detektionsteknologin LIDAR (light detection and rangeing) och i många industriella tillämpningar.