Häufig gestellte Fragen

In der Physik bilden drei Hauptkategorien die grundlegende Theorie des Lichtverhaltens, also seiner Entstehung, Ausbreitung und Wechselwirkung mit Medien. Diese Kategorien sind die geometrische Optik, die Wellentheorie und die Quantenoptik. Die Optik ist ein Teilgebiet der Physik, das diese Kategorien formuliert und das Verhalten und die Eigenschaften von Licht untersucht.

Optische Technik ist ein Ingenieurwesen, das sich mit dem Entwurf, der Entwicklung und der Definition optischer Systeme beschäftigt. Optische Ingenieure haben Physik, Optik und Photonik studiert und wissen, wie man optische Komponenten zur Bild- und Lichterzeugung, -erkennung, -übertragung und -implementierung für verschiedene Anwendungen entwirft, testet, baut und kombiniert. Der Entwurf von Systemen zur Steuerung von Licht (Photonen) umfasst die Entwicklung von Linsen, Reflektoren, Lichtleitern und Beugungselementen für Anwendungen wie Mikroskope, Kameras, Beleuchtung, medizinische Geräte, Projektoren, Nachtsichtgeräte, Wärmebildtechnik und vieles mehr.

Optik und Photonik umfassen das Studium von Lasern, Optik und Holografie. Das Gebiet der Optik und Photonik umfasst die Anwendung von Lasern, optische Datenverarbeitung, nichtlineare Optik, optische Kommunikation, optische Berechnung, optische Datenspeicherung, optisches Systemdesign und Holografie.

Photonik-Ingenieure sind auf die Entwicklung komplexer optischer und elektronischer Systeme spezialisiert. Sie erforschen und wenden Technologien zur Lichtinformation oder Lichtenergie an, wie beispielsweise Laser- oder Glasfasertechnologie. Sie entwickeln optische oder bildgebende Verfahren, wie beispielsweise optische Bildgebungsprodukte, Komponenten mit Optik, Bildverarbeitungsprozesse, Signalverarbeitungstechnologien oder optische Systeme.

Optik ist ein allgemeines Gebiet der Physik, das ein breites Spektrum an Themen rund um die Erforschung des Lichts abdeckt. Die geometrische Optik, manchmal auch klassische Optik genannt, beschäftigt sich hauptsächlich mit der Manipulation von Licht mithilfe von Linsen, Spiegeln und Prismen. Die Photonik ist ein Teilgebiet der Optik, das sich auf die Erforschung und Anwendung von Licht konzentriert und dabei eher auf Wellen- und Quantentheorien als auf die geometrische Lichttheorie zurückgreift.

Photonik ist die neue Wissenschaft und Technologie der Photonen (Licht) – deren Erzeugung, Übertragung, Verarbeitung und Detektion – sowie aller Anwendungen, die ein breites Spektrum an Licht (Infrarot, Sichtbar und Ultraviolett) nutzen. Elektronik ist die Wissenschaft und Technologie, die Elektronen nutzt. Die Photonik hat alle elektronischen Geräte wie Radio, Fernsehen, Telefon, DVD-Player, Radar, Avionik, Schweißen, Computer, Haushaltsgeräte, Robotik und vieles mehr auf fortgeschrittenem Niveau nutzbar gemacht. Photonik ermöglicht die Herstellung und den Betrieb all dieser und vieler weiterer Technologien auf eine Weise, die sonst nicht möglich wäre.

Optisches Design ist die Systemgestaltung, die die Visualisierung eines Objekts unterstützt. Ist ein Objekt zu weit entfernt oder zu klein, können spezielle Optiken helfen, das reflektierte Licht zu sammeln und ein Bild zu erzeugen, beispielsweise bei Teleskopen oder Mikroskopen. Diese Arten von Designs sind optische Bildgebungsdesigns. Optisches Design kann auch eine bessere Lichtverteilung bewirken; Optikingenieure können ein optisches System entwickeln, um die gleichmäßige Lichtverteilung der Hintergrundbeleuchtung von Fernsehbildschirmen oder Handy-Displays (Flüssigkristallanzeige) zu gestalten. Diese Arten von Designs sind nicht-bildgebende optische Systeme. Jedes optische Design, das zur Steuerung von Licht (Photonen) beiträgt, kann die Herstellung von Linsen, Reflektoren, Diffusoren, Lichtleitern, Beugungselementen für den Einsatz in Kameras, Beleuchtungssystemen, medizinischen Geräten, Projektoren, Nachtsichtgeräten, Wärmebildgeräten und vielem mehr umfassen.

Dank der rasant wachsenden Technologien in der Computerprogrammierung hat ein Optikingenieur eine große Auswahl an Software für sein optisches Design. Es gibt zwei Hauptdesigns: bildgebende und nicht-bildgebende Designs. Für bildgebende Designs stehen ZEMAX und Code V als Softwaretools zur Verfügung. Für nicht-bildgebende Designs eignen sich Lighttools, FRED usw.

Optikingenieure entwickeln optische Systeme wie Linsen und Reflektoren häufig mit einer Ausbildung in optischer Physik. Spezielle Softwareprogramme wie Zemax und CodeV werden verwendet, um den Weg von Photonen durch und um ein System zu berechnen und Methoden zur Steuerung der Richtung dieser Lichtstrahlen zu entwickeln.

Solidworks eignet sich nicht für die Konstruktion von Linsen oder Optiken. Für die Konstruktion von Linsensystemen ist Raytracing erforderlich. Optikingenieure verwenden Programme wie Zemax, um die Formen von Linsen, Reflektoren und Lichtleitern zur Steuerung von Photonen zu erstellen.

Für die individuelle Gestaltung eines Makroobjektivs ist Raytracing-Software wie Zemax erforderlich. Mit diesem Programm lassen sich Linsenelemente (oder mehrere) entsprechend den Anforderungen der Anwendung entwerfen, einschließlich Sichtfeld, Auflösung und Wellenlängenbereich.

Im Optikdesign, einschließlich Linsen und Reflektoren, ist ein Freiformdesign eine Oberfläche mit mehreren Kontrollpunkten. Eine Bézierkurve ist ein Beispiel für ein Freiformdesign: Sie ermöglicht die Entwicklung komplexerer Formen und führt zu Optiken mit höherer Leistung.

Die Objektivauflösung gibt Aufschluss über die Qualität des vom Objektiv erzeugten Bildes. Es gibt viele Methoden, aber die Verwendung eines speziellen Ziels ist das einfachste. Die Auflösung lässt sich bestimmen, wenn das System fokussiert ist, indem man ein Ziel an verschiedenen Stellen vor dem Sichtfeld des optischen Systems platziert. Beispielsweise lässt sich die Qualität des Objektivs anhand der Linienpaare als Ziel für die kleinste Gruppe beurteilen.

LED-Optiken können Linsen, TIR-Linsen, Reflektoren oder Lichtleiter sein und werden verwendet, um die Lichtstrahlen einer LED zu steuern und zu verteilen, um ein bestimmtes Lichtmuster zu erzeugen.

Eine TIR-Linse nutzt die „Totalreflexion“, um Lichtstrahlen auf einen Zielbereich zu lenken. Sie wird häufig für LED-Beleuchtung eingesetzt. Diese Linsen nutzen dasselbe physikalische Prinzip, das eine flache Wasserfläche wie einen Spiegel erscheinen lässt. Das Licht wird umgeleitet, anstatt eine Oberfläche zu durchdringen, basierend auf den Oberflächenwinkeln und den Brechungsindizes verschiedener Materialien.

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