Optičko inženjerstvo je inženjerska disciplina koja se usredotočuje na dizajn opreme i uređaja koji funkcioniraju pomoću svjetlosti. Temelji se na znanosti o optici, polju fizike koje proučava svojstva i ponašanja vidljive svjetlosti i njezina dva najbliža susjeda u elektromagnetskom spektru, infracrvenom i ultraljubičastom. Praksa optičkog inženjerstva je drevna, a upotreba zrcala, oblikovanih i poliranih kristala ili posuda s čistom vodom u svrhe poput povećanja ili fokusiranja sunčeve svjetlosti za paljenje požara stara je više od 2,000 godina. U moderno doba, ovo je područje važno za vrlo široku lepezu tehnologija, uključujući optičke instrumente kao što su mikroskopi i dalekozori, laseri i mnoge najčešće korištene elektroničke i komunikacijske uređaje.
Neke praktične primjene optike mogu se izvesti korištenjem modela elektromagnetskog zračenja temeljenog na klasičnoj fizici. To je zato što se predviđanja moderne kvantne mehanike primjetno razlikuju od klasične mehanike samo na atomskoj ili subatomskoj skali ili pod krajnje neobičnim uvjetima kao što su temperature blizu apsolutne nule. Mnoge moderne optičke tehnologije temelje se na tome kako pojedinačni fotoni stupaju u interakciju s atomima i česticama, pri čemu predviđanja klasične mehanike prestaju biti korisna aproksimacija stvarnosti, pa je znanost o kvantnoj optici nužna za razumijevanje i ovladavanje ovim fenomenima. Znanost o materijalima također je važno znanje za optičko inženjerstvo.
Dizajn mnogih uređaja koji koriste svjetlo za gledanje ili analizu objekata uključuje optičko inženjerstvo. Instrumenti za gledanje kao što su dalekozori, teleskopi i mikroskopi koriste leće i zrcala za povećanje slike, dok korektivne leće za naočale i kontaktne leće lome dolaznu svjetlost kako bi kompenzirale nedostatke u vidu korisnika. Stoga njihovo stvaranje zahtijeva znatna znanstvena znanja o tome kako će ove optičke komponente utjecati na dolaznu svjetlost. Uspješan dizajn optičkih leća zahtijeva razumijevanje kako će sastav, struktura i oblik leće utjecati na funkcioniranje optičkog uređaja te kako će oblik i materijali leće utjecati na čimbenike kao što su masa, veličina i raspodjela težine uređaja. , kao i njegovu sposobnost rada u različitim uvjetima.
Dizajn uređaja koji se nazivaju spektrometri ne može se izvesti bez optičkog inženjerstva. Spektrometar koristi svojstva dolaznih fotona kako bi otkrio informacije o kemijskom sastavu ili drugim svojstvima materije koju je svjetlost emitirala ili s kojom je stupila u interakciju. Spektrometri postoje u širokom spektru različitih tipova i izuzetno su važni za modernu znanost i industriju, u primjenama u rasponu od identificiranja sastava minerala do kontrole kvalitete u metaloprerađivačkoj industriji do proučavanja kretanja drugih galaksija.
Optički inženjering je također bitan za tehnologiju optičkih vlakana, koja prenosi informacije putem kabela koristeći impulse svjetlosti umjesto električne energije. Optička vlakna su fleksibilni materijali koji se mogu koristiti kao valovodi, materijali koji mogu voditi smjer svjetlosti. Oni usmjeravaju svjetlost dok putuje koristeći prednost fenomena koji se naziva totalna unutarnja refleksija, koja održava svjetlost usmjerenu niz jezgru vlakna. Dizajn optičkih vlakana zahtijeva razumijevanje načina na koji se svjetlost lomi dok se kreće kroz različite medije, zajedno s lomnim kvalitetama različitih materijala. Optika je zbog svog ogromnog kapaciteta neophodna za moderne komunikacijske tehnologije, kao što su telefoni, brzi internet i kabelska televizija.
Dizajn lasera, koji proizvode uske snopove koherentne svjetlosti, također se uvelike oslanja na optičko inženjerstvo. Laseri djeluju energetski pobuđujući materijal, koji se naziva medij pojačanja, sve dok ne počne oslobađati energiju u obliku fotona. Dizajniranje radnog lasera uključuje poznavanje i kvantnih svojstava svjetlosti i različitih materijala koji se mogu koristiti kao medij za pojačanje kako bi se stvorili fotoni s kvalitetama potrebnim za namjeravanu upotrebu lasera i o tome kako optička oprema poput leća i zrcala može fokusirati to svjetlo. Laserska tehnologija se široko koristi u modernom životu. To je osnova za medijske formate optičkih diskova kao što su CD-ovi i DVD-ovi, tehnologiju detekcije LIDAR (detekcija svjetla i određivanje raspona), te u mnogim industrijskim primjenama.