什么是光学工程(Optical Engineering)？

光学工程是一门以设计利用光为功能的设备和装置为中心的工程学科，它以光学科学为基础，是一门研究可见光及其两个最近邻在电磁频谱上的性质和行为的物理学领域，红外线和紫外线。光学工程的实践由来已久，利用镜子、成形和抛光的晶体或装有清水的容器来进行放大或聚焦太阳光来生火已有2000多年的历史。在现代，这一领域对于一系列非常广泛的技术都很重要，包括光学仪器，如显微镜和双筒望远镜、激光器和许多常用的电子和通信设备。双筒望远镜可以让人们看到远处的物体，这是光学工程的一个例子。利用基于经典物理学。这是因为现代量子力学的预测与经典力学明显不同，只是在原子或亚原子尺度上，或在极端不寻常的条件下，如接近绝对零度的温度下。许多现代光学技术是基于单个光子与原子和粒子的相互作用，当经典力学的预言不再是对现实有用的近似时，量子光学科学对于理解和掌握这些现象是必要的。材料科学也是光学工程的重要知识。光学工程是研究可见光的物理学领域许多利用光观察或分析物体的装置的设计都涉及光学工程双筒望远镜、望远镜和显微镜等观察仪器使用透镜和镜子来放大图像，而眼镜和隐形眼镜的矫正镜片会折射入射光，以弥补佩戴者的视觉缺陷。因此，他们的发明需要大量的科学知识，以了解这些光学部件将如何影响入射光。成功的光学透镜设计需要了解透镜的组成、结构和形状将如何影响光学设备的功能，以及透镜形状和材料将如何影响设备的质量、尺寸和重量分布等因素，光谱仪的设计离不开光学工程。光谱仪利用入射光子的性质来发现光所发出或与之相互作用的物质的化学成分或其他特性的信息光谱仪种类繁多，对现代科学和工业极为重要，应用范围从鉴定矿物成分到金属加工工业的质量控制，再到研究其他星系的运动。光学工程对光纤技术同样至关重要，它利用光脉冲而不是电通过电缆传输信息。光纤是一种可以用作波导的柔性材料，可以引导光的方向。它们利用一种称为全内反射的现象来引导光的传播，这种现象使光保持向下的通道光纤的核心。光纤的设计需要了解光在穿过不同介质时是如何折射的，以及不同材料的折射特性光纤是现代通信技术的重要组成部分，如电话、高速互联网和有线电视，因为它们具有巨大的容量。产生窄光束相干光的激光器的设计也很大程度上依赖于光学工程。激光器的工作原理是对一种称为增益介质的材料进行能量激发，直到它开始以光子的形式释放能量为止。设计一台工作激光器涉及到光的量子特性和可作为增益介质的不同材料的知识，以便创造出具有激光器预期用途所需质量的光子，以及光学设备（如透镜和反射镜）是如何实现的聚焦光线。激光技术在现代生活中得到广泛应用。它是CD和DVD等光盘媒体格式的基础，也是激光雷达（LIDAR）检测技术以及许多工业应用的基础。隐形眼镜通过折射入射光来改善视力。