วิศวกรรมออพติคอลคืออะไร?

วิศวกรรมออพติคอลเป็นวินัยทางวิศวกรรมที่มุ่งเน้นไปที่การออกแบบอุปกรณ์และอุปกรณ์ที่ใช้งานได้โดยใช้แสงมันขึ้นอยู่กับวิทยาศาสตร์ของเลนส์ซึ่งเป็นสาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษาคุณสมบัติและพฤติกรรมของแสงที่มองเห็นได้และเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดสองคนในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลตการฝึกฝนวิศวกรรมออพติคอลนั้นโบราณและการใช้กระจกคริสตัลรูปทรงและขัดเงาหรือภาชนะบรรจุน้ำใสเพื่อวัตถุประสงค์เช่นการขยายหรือแสงแดดเพื่อเริ่มต้นไฟมีอายุมากกว่า 2,000 ปีในยุคปัจจุบันสาขานี้มีความสำคัญต่อเทคโนโลยีที่หลากหลายรวมถึงเครื่องมือออปติคัลเช่นกล้องจุลทรรศน์และกล้องสองตาเลเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสารที่ใช้กันทั่วไปรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับฟิสิกส์คลาสสิกนี่เป็นเพราะการคาดการณ์ของกลศาสตร์ควอนตัมที่ทันสมัยแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากกลไกคลาสสิกเฉพาะในระดับอะตอมหรือ subatomic หรือภายใต้สภาวะที่ผิดปกติอย่างมากเช่นอุณหภูมิที่เป็นศูนย์ใกล้ตายเทคโนโลยีออพติคอลสมัยใหม่หลายแห่งขึ้นอยู่กับว่าโฟตอนแต่ละตัวมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมและอนุภาคอย่างไรซึ่งการคาดการณ์ของกลไกคลาสสิกจะหยุดการประมาณที่เป็นประโยชน์ของความเป็นจริงและวิทยาศาสตร์ของควอนตัมออพติกจึงจำเป็นต้องเข้าใจและเชี่ยวชาญปรากฏการณ์เหล่านี้วิทยาศาสตร์วัสดุยังเป็นความรู้ที่สำคัญสำหรับวิศวกรรมออพติคอล

การออกแบบอุปกรณ์จำนวนมากที่ใช้แสงเพื่อดูหรือวิเคราะห์วัตถุเกี่ยวข้องกับวิศวกรรมแสงการดูเครื่องมือเช่นกล้องส่องทางไกลกล้องโทรทรรศน์และกล้องจุลทรรศน์ใช้เลนส์และกระจกเพื่อขยายภาพในขณะที่เลนส์แก้ไขสำหรับแว่นตาและคอนแทคเลนส์หักเหแสงที่เข้ามาเพื่อชดเชยข้อบกพร่องในการมองเห็นผู้สวมใส่ดังนั้นการสร้างของพวกเขาจึงต้องการความรู้ทางวิทยาศาสตร์อย่างมากเกี่ยวกับวิธีการที่ส่วนประกอบทางแสงเหล่านี้จะส่งผลกระทบต่อแสงที่เข้ามาการออกแบบเลนส์แบบออพติคอลที่ประสบความสำเร็จนั้นต้องการความเข้าใจว่าองค์ประกอบของเลนส์โครงสร้างและรูปร่างจะส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ออพติคอลอย่างไรและรูปร่างและวัสดุของเลนส์จะส่งผลกระทบต่อปัจจัยต่าง ๆ เช่นมวลอุปกรณ์ขนาดและการกระจายของน้ำหนักเป็นอย่างไรเช่นเดียวกับความสามารถในการทำงานในสภาวะที่แตกต่างกัน

การออกแบบอุปกรณ์ที่เรียกว่าสเปกโตรมิเตอร์ไม่สามารถทำได้หากไม่มีวิศวกรรมออพติคอลสเปกโตรมิเตอร์ใช้คุณสมบัติของโฟตอนที่เข้ามาเพื่อค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีหรือลักษณะอื่น ๆ ของเรื่องที่แสงถูกปล่อยออกมาหรือโต้ตอบกับสเปกโตรมิเตอร์มีอยู่ในหลากหลายประเภทและมีความสำคัญอย่างมากต่อวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในการใช้งานตั้งแต่การระบุองค์ประกอบของแร่ธาตุไปจนถึงการควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรมงานโลหะไปจนถึงการศึกษาการเคลื่อนไหวของกาแลคซีอื่น ๆไปยังเทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกซึ่งส่งข้อมูลผ่านสายเคเบิลโดยใช้พัลส์ของแสงแทนไฟฟ้าเส้นใยออปติคัลเป็นวัสดุที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถใช้เป็นท่อนำคลื่นวัสดุที่สามารถเป็นแนวทางในทิศทางของแสงพวกเขานำทางแสงในขณะที่มันเดินทางโดยการใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการสะท้อนภายในทั้งหมดซึ่งช่วยให้แสงส่งไปตามแกนของเส้นใยการออกแบบของเส้นใยแสงต้องการความเข้าใจว่าแสงหักเหของแสงอย่างไรเมื่อเคลื่อนผ่านสื่อที่แตกต่างกันพร้อมกับคุณภาพการหักเหของวัสดุที่แตกต่างกันไฟเบอร์ออปติกมีความสำคัญต่อเทคโนโลยีการสื่อสารที่ทันสมัยเช่นโทรศัพท์อินเทอร์เน็ตความเร็วสูงและเคเบิลทีวีเนื่องจากความสามารถมหาศาลของพวกเขา

การออกแบบเลเซอร์ซึ่งผลิตลำแสงแคบ ๆ ของแสงที่สอดคล้องกัน.เลเซอร์ทำงานโดยวัสดุที่น่าตื่นเต้นอย่างมีพลังเรียกว่า Gain Medium จนกว่าจะเริ่มปล่อยพลังงานในรูปแบบของโฟตอนการออกแบบเลเซอร์ที่ใช้งานได้เกี่ยวข้องVES ความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติควอนตัมของแสงและวัสดุต่าง ๆ ที่สามารถใช้เป็นสื่อได้รับเพื่อสร้างโฟตอนที่มีคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับเลเซอร์ที่ตั้งใจใช้และวิธีการใช้อุปกรณ์ออพติคอลเช่นเลนส์และกระจกสามารถโฟกัสแสงนั้นได้เทคโนโลยีเลเซอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตสมัยใหม่มันเป็นพื้นฐานสำหรับรูปแบบสื่อดิสก์ออพติคอลเช่นซีดีและดีวีดีเทคโนโลยีการตรวจจับ LIDAR (การตรวจจับแสงและการจัดเรียง) และในแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมจำนวนมาก