什么是光學工程(Optical Engineering)？

光學工程是一門以設計利用光為功能的設備和裝置為中心的工程學科，它以光學科學為基礎，是一門研究可見光及其兩個最近鄰在電磁頻譜上的性質和行為的物理學領域，紅外線和紫外線。光學工程的實踐由來已久，利用鏡子、成形和拋...

光學工程是一門以設計利用光為功能的設備和裝置為中心的工程學科，它以光學科學為基礎，是一門研究可見光及其兩個最近鄰在電磁頻譜上的性質和行為的物理學領域，紅外線和紫外線。光學工程的實踐由來已久，利用鏡子、成形和拋光的晶體或裝有清水的容器來進行放大或聚焦太陽光來生火已有2000多年的歷史。在現代，這一領域對于一系列非常廣泛的技術都很重要，包括光學儀器，如顯微鏡和雙筒望遠鏡、激光器和許多常用的電子和通信設備。

雙筒望遠鏡可以讓人們看到遠處的物體，這是光學工程的一個例子。利用基于經典物理學。這是因為現代量子力學的預測與經典力學明顯不同，只是在原子或亞原子尺度上，或在極端不尋常的條件下，如接近絕對零度的溫度下。許多現代光學技術是基于單個光子與原子和粒子的相互作用，當經典力學的預言不再是對現實有用的近似時，量子光學科學對于理解和掌握這些現象是必要的。材料科學也是光學工程的重要知識。

光學工程是研究可見光的物理學領域許多利用光觀察或分析物體的裝置的設計都涉及光學工程雙筒望遠鏡、望遠鏡和顯微鏡等觀察儀器使用透鏡和鏡子來放大圖像，而眼鏡和隱形眼鏡的矯正鏡片會折射入射光，以彌補佩戴者的視覺缺陷。因此，他們的發明需要大量的科學知識，以了解這些光學部件將如何影響入射光。成功的光學透鏡設計需要了解透鏡的組成、結構和形狀將如何影響光學設備的功能，以及透鏡形狀和材料將如何影響設備的質量、尺寸和重量分布等因素，光譜儀的設計離不開光學工程。光譜儀利用入射光子的性質來發現光所發出或與之相互作用的物質的化學成分或其他特性的信息光譜儀種類繁多，對現代科學和工業極為重要，應用范圍從鑒定礦物成分到金屬加工工業的質量控制，再到研究其他星系的運動。光學工程對光纖技術同樣至關重要，它利用光脈沖而不是電通過電纜傳輸信息。光纖是一種可以用作波導的柔性材料，可以引導光的方向。它們利用一種稱為全內反射的現象來引導光的傳播，這種現象使光保持向下的通道光纖的核心。光纖的設計需要了解光在穿過不同介質時是如何折射的，以及不同材料的折射特性光纖是現代通信技術的重要組成部分，如電話、高速互聯網和有線電視，因為它們具有巨大的容量。產生窄光束相干光的激光器的設計也很大程度上依賴于光學工程。激光器的工作原理是對一種稱為增益介質的材料進行能量激發，直到它開始以光子的形式釋放能量為止。設計一臺工作激光器涉及到光的量子特性和可作為增益介質的不同材料的知識，以便創造出具有激光器預期用途所需質量的光子，以及光學設備（如透鏡和反射鏡）是如何實現的聚焦光線。激光技術在現代生活中得到廣泛應用。它是CD和DVD等光盤媒體格式的基礎，也是激光雷達（LIDAR）檢測技術以及許多工業應用的基礎。

隱形眼鏡通過折射入射光來改善視力。