Optinė inžinerija yra inžinerijos disciplina, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas įrangos ir prietaisų, veikiančių naudojant šviesą, projektavimui. Jis pagrįstas optikos mokslu – fizikos sritimi, tiriančia matomos šviesos ir jos dviejų artimiausių kaimynų elektromagnetiniame spektre – infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių – savybes ir elgesį. Optinės inžinerijos praktika yra sena, o veidrodžių, formuotų ir poliruotų kristalų arba skaidraus vandens talpyklų naudojimas tokiems tikslams kaip padidinimas ar saulės šviesos fokusavimas gaisrams kilti yra daugiau nei 2,000 metų. Šiais laikais ši sritis yra svarbi labai įvairioms technologijoms, įskaitant optinius instrumentus, tokius kaip mikroskopai ir žiūronai, lazeriai ir daugelis dažniausiai naudojamų elektroninių ir ryšių prietaisų.
Kai kuriuos praktinius optikos pritaikymus galima atlikti naudojant elektromagnetinės spinduliuotės modelį, pagrįstą klasikine fizika. Taip yra todėl, kad šiuolaikinės kvantinės mechanikos prognozės pastebimai skiriasi nuo klasikinės mechanikos tik atominiu ar subatominiu mastu arba itin neįprastomis sąlygomis, pavyzdžiui, beveik absoliučioje nulinėje temperatūroje. Daugelis šiuolaikinių optinių technologijų yra pagrįstos tuo, kaip atskiri fotonai sąveikauja su atomais ir dalelėmis, kur klasikinės mechanikos prognozės nustoja būti naudingas tikrovės aproksimacija, todėl kvantinės optikos mokslas yra būtinas norint suprasti ir įvaldyti šiuos reiškinius. Medžiagų mokslas taip pat yra svarbios žinios optinei inžinerijai.
Daugelio įrenginių, naudojančių šviesą objektams peržiūrėti ar analizuoti, dizainas apima optinę inžineriją. Žiūrėjimo instrumentai, tokie kaip žiūronai, teleskopai ir mikroskopai, naudoja lęšius ir veidrodžius, kad padidintų vaizdą, o korekciniai akinių ir kontaktinių lęšių lęšiai laužia gaunamą šviesą, kad kompensuotų naudotojo regėjimo sutrikimus. Taigi, norint juos sukurti, reikia daug mokslinių žinių apie tai, kaip šie optiniai komponentai paveiks gaunamą šviesą. Sėkmingas optinio lęšio projektavimas reikalauja suprasti, kaip objektyvo sudėtis, struktūra ir forma paveiks optinio įrenginio veikimą, ir kaip objektyvo forma ir medžiagos paveiks tokius veiksnius kaip prietaiso masė, dydis ir svorio pasiskirstymas. , taip pat jo gebėjimas veikti skirtingomis sąlygomis.
Prietaisų, vadinamų spektrometrais, projektavimas negali būti atliktas be optinės inžinerijos. Spektrometras naudoja įeinančių fotonų savybes, kad surastų informaciją apie medžiagos, kurią spinduliavo šviesa arba su kuria sąveikavo, cheminę sudėtį ar kitus požymius. Spektrometrai yra įvairių tipų ir yra nepaprastai svarbūs šiuolaikiniam mokslui ir pramonei, pradedant nuo mineralų sudėties nustatymo iki kokybės kontrolės metalo apdirbimo pramonėje ir baigiant kitų galaktikų judėjimo tyrimais.
Optinė inžinerija taip pat yra labai svarbi šviesolaidinės technologijos, kuri perduoda informaciją kabeliais, naudojant šviesos impulsus, o ne elektros energiją. Optiniai pluoštai yra lanksčios medžiagos, kurios gali būti naudojamos kaip bangolaidžiai, medžiagos, galinčios nukreipti šviesos kryptį. Jie nukreipia šviesą, kai ji keliauja, pasinaudodami reiškiniu, vadinamu visišku vidiniu atspindžiu, dėl kurio šviesa nukreipiama per pluošto šerdį. Optinių skaidulų dizainas reikalauja suprasti, kaip šviesa lūžta, kai ji juda per skirtingas terpes, ir skirtingų medžiagų lūžio savybes. Šviesolaidžiai yra būtini šiuolaikinėms ryšių technologijoms, tokioms kaip telefonai, spartus internetas ir kabelinė televizija, dėl savo milžiniškos talpos.
Lazerių, skleidžiančių siaurus koherentinės šviesos pluoštus, konstrukcija taip pat labai priklauso nuo optinės inžinerijos. Lazeriai veikia energetiškai sužadindami medžiagą, vadinamą stiprinimo terpe, kol ji pradeda išlaisvinti energiją fotonų pavidalu. Kuriant veikiantį lazerį reikia žinoti tiek kvantines šviesos savybes, tiek apie įvairias medžiagas, kurios gali būti naudojamos kaip stiprinimo terpės, kad būtų sukurti fotonai, kurių savybės būtinos numatytam lazerio naudojimui, ir apie tai, kaip optinė įranga, pvz., lęšiai ir veidrodžiai, gali fokusuoti. ta šviesa. Lazerinės technologijos plačiai naudojamos šiuolaikiniame gyvenime. Tai yra optinių diskų laikmenų formatų, pvz., CD ir DVD, aptikimo technologijos LIDAR (šviesos aptikimo ir diapazono) ir daugelyje pramoninių pritaikymų pagrindas.