ตัวกรอง Lyot ( ตัวกรอง แบบโพลาไรเซชัน - อินเตอร์เฟอเรนซ์ , ตัวกรอง แบบไบรีฟริงเจนต์) ^{[ 1 ] : 106} ตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์และนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสBernard Lyot เป็น ตัวกรองแสงชนิดหนึ่งที่ใช้ไบรีฟริงเจนต์เพื่อสร้างแถบความถี่ แคบ ของความยาวคลื่น ที่ส่งผ่าน ^{[ 2 ] [ 3 ] : 177} ตัวกรอง Lyot ใช้ในดาราศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดาราศาสตร์สุริยะเลเซอร์โฟโตนิกส์ทางการแพทย์และการถ่ายภาพทางเคมีแบบรามาน [ ^{4 ] : 2.5.2} [ ^{5 ] : 163 [ 6 ] : 5.8.3 [ 7 ] : 202 [ 8 ] : 327 [ 9 ] : 14}

ส่วนนี้อธิบายว่าการส่งผ่านแสงที่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของตัวกรอง Lyot เกิดขึ้นได้อย่างไรจากปรากฏการณ์การหักเหสองทิศทาง

ตัวกรอง Lyot อาศัยคุณสมบัติการโพลาไรซ์ของแสง ซึ่งเป็นเวกเตอร์ ( เวกเตอร์ Jones ) ที่ตั้งฉากกับเส้นทางของแสงและมีทิศทางคงที่ ( การโพลาไรซ์เชิงเส้น ) หรือทิศทางการหมุนที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ( การโพลาไรซ์ แบบวงกลมหรือวงรี ) สำหรับตัวกรอง Lyot แบบแผ่นเดียวทั่วไป แสงจะผ่านองค์ประกอบทางแสงสามชิ้นที่ต่อเนื่องกันซึ่งปรับเปลี่ยนการโพลาไรซ์ของแสง ได้แก่ตัว กรองโพลาไรซ์แนวนอนตัวแรก แผ่นคลื่น (ตัวหน่วง) และตัวกรองโพลาไรซ์แนวนอนตัวที่สอง^{[ 10 ] [ 11 ] : 95–96} แสงโพลาไรซ์เชิงเส้นจะเดินทางเร็วที่สุดเมื่ออยู่ในแนวเดียวกับทิศทาง F ที่เร็วของแผ่นคลื่นและช้าที่สุดเมื่ออยู่ในแนวเดียวกับทิศทางS ที่ตั้งฉากกับแผ่นคลื่น ^{[ 12 ] : 125 : 127} ความแตกต่างของความเร็วขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างดัชนีหักเหปกติและดัชนีหักเหพิเศษ ของแผ่น คลื่น^{[ 11 ] : 95–96} ตัวอย่างนี้ถือว่าแนวนอนทำมุม 45 องศากับทิศทาง F และ S ของแผ่นคลื่น^{[ 11 ] : 95–96}

ตัวกรองโพลาไรซ์แนวนอนตัวแรกจะแปลงโพลาไรซ์ของแสงที่เข้ามาให้เป็นแสงโพลาไรซ์แนวนอนโดยยอมให้เฉพาะส่วนประกอบ โพลาไรซ์แนวนอนของแสงที่เข้ามา ผ่านไปได้ แผ่นคลื่นอาจปรับเปลี่ยนแสงโพลาไรซ์แนวนอนที่เข้ามาให้เป็นโพลาไรซ์ที่แตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นของแสง ตัวกรองโพลาไรซ์แนวนอนตัวที่สองจะยอมให้เฉพาะส่วนประกอบโพลาไรซ์แนวนอนของแสงที่ออกจากแผ่นคลื่นผ่านไปได้ ตัวอย่างเช่น ที่ความยาวคลื่นหนึ่ง หากแสงที่ออกจากแผ่นคลื่นเป็นโพลาไรซ์แนวนอน แสงจะผ่านตัวกรองโพลาไรซ์แนวนอนตัวที่สองไปอย่างสมบูรณ์และออกจากตัวกรองแสงโดยไม่มีการลดทอนที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน หากแสงที่ออกจากแผ่นคลื่นเป็นโพลาไรซ์แนวตั้ง แสงจะไม่ผ่านตัวกรองโพลาไรซ์แนวนอนตัวที่สอง และไม่มีแสงออกจากตัวกรองแสง ที่ความยาวคลื่นส่วนใหญ่ จะมีการลดทอนที่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นเกิดขึ้นบ้าง

ตัวกรองแสงแผ่นเดียวนี้ส่งผ่านความเข้มแสงจากอินพุตของความเข้มแสงโพลาไรซ์ในแนวนอนที่มีความยาวคลื่นความหนาของแผ่นคลื่นดัชนีหักเหปกติของแผ่นคลื่นและดัชนีหักเหพิเศษของแผ่นคลื่น: ^{[ 11 ] : 95–96 [ 10 ]}${\displaystyle I_{T}}$${\displaystyle I_{X}}$${\displaystyle \lambda }$${\displaystyle d}$${\displaystyle n_{o}}$${\displaystyle n_{e}}$

${\displaystyle I_{T}=I_{X}\cdot \operatorname {cos} ^{2}\left({\frac {\pi (n_{o}-n_{e})d}{\lambda }}\right)}$

ตัวกรองแบบหลายแผ่นเป็นชุดของตัวกรองแบบแผ่นเดียวที่ต่อเนื่องกัน โดยแต่ละแผ่นคลื่นมีความหนาครึ่งหนึ่งของแผ่นก่อนหน้า^{[ 10 ]} ด้วยการออกแบบนี้ กราฟที่อธิบายความเข้มของแสงที่ส่งผ่านที่แต่ละความยาวคลื่นจะแสดงยอดหลักที่คมชัดกว่า (แบนด์วิดท์แคบกว่า) ของแสงที่ส่งผ่าน และช่วงความยาวคลื่นที่มากขึ้นระหว่างยอดหลักของแสงที่ส่งผ่าน ( ช่วงสเปกตรัมอิสระ ) ^{[ 11 ] : 95–96 [ 1 ] : 108} ตัวอย่างเช่น การขยายสมการแผ่นเดียวไปยังตัวกรองแสงแบบ 3 แผ่นที่มีความหนาของแผ่นคลื่นสูงสุด ตัวกรองแสงแบบหลายแผ่นนี้จะส่งผ่านความเข้มของแสงจากอินพุตที่มีความเข้มของแสงโพลาไรซ์ในแนวนอน: ^{[ 10 ]}${\displaystyle d}$${\displaystyle I_{T}}$${\textstyle I_{X}}$

${\displaystyle I_{T}=I_{X}\cdot \operatorname {cos} ^{2}\left({\frac {2\pi (n_{o}-n_{e})d}{2\lambda }}\right)\cdot \operatorname {cos} ^{2}\left({\frac {2\pi (n_{o}-n_{e})d}{2^{2}\lambda }}\right)\cdot \operatorname {cos} ^{2}\left({\frac {2\pi (n_{o}-n_{e})d}{2^{3}\lambda }}\right)}$

แผ่นคลื่นมักทำจากควอตซ์หรือแคลไซต์[ ^{1 ] : 109} การ หมุนแผ่นคลื่นอาจทำให้ความยาวคลื่นของยอดการส่งผ่านเปลี่ยนไป^{[ 4 ] : 2.5.2} การผ่าผลึกออกเป็นครึ่งและเพิ่ม แผ่นคลื่น 1/2ไว้ตรงกลางจะเพิ่มขอบเขตการมองเห็นของตัวกรอง^{[ 10 ]} การแยกและการแคบของยอดการส่ง ผ่าน ขึ้นอยู่กับจำนวน ความหนา และทิศทางของแผ่น^{[ 12 ] : 125} เนื่องจากคุณสมบัติการหักเหสองทิศทางที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของควอตซ์และแคลไซต์ ตัวกรอง Lyot จึงต้องใช้เทอร์โมสตัทเพื่อลดความผันผวนของอุณหภูมิ^{[ 1 ] : 109}

ตัวกรอง Lyot ที่ปรับได้ด้วยไฟฟ้าประกอบด้วยองค์ประกอบอิเล็กโทรออปติกหรือผลึกเหลวแบบไบรีฟริงเจนต์ที่ปรับได้ ^{[ 13 ] : 30} ตัวกรอง Lyot อิเล็กโทรออปติกที่ปรับได้ใช้เซรามิกออปโตตะกั่วแมกนีเซียมไนโอเบต-ตะกั่วไททาเนต (PMN-PT) เพื่อปรับตัวกรอง^{[ 6 ] : 5.8.3} ตัวกรองผลึกเหลวที่ปรับได้ช่วยให้สามารถปรับความยาวคลื่นที่ส่งผ่านแบบอนาล็อกได้โดยการปรับแรงดันไฟฟ้าเหนือเซลล์ผลึกเหลวอย่างระมัดระวัง แถบความถี่ของตัวกรอง Lyot ผลึกเหลวอาจมีช่วงตั้งแต่ 30 นาโนเมตรถึง 0.05 นาโนเมตร^{[ 3 ] : 177} ตัวกรองผลึกเหลว Lyot มีสองประเภท ได้แก่ ตัวกรองการหน่วงการรบกวนแบบโพลาไรซ์และผลึกโฟตอนิกอิเล็กโทรออปติก^{[ 5 ] : 167} ตัวกรองเหล่านี้มักจะอิงตามการออกแบบ Lyot ดั้งเดิม แต่ก็มีการออกแบบอื่นๆ อีกมากมายเพื่อให้ได้คุณสมบัติอื่นๆ เช่น การส่งผ่านแถบแคบหรือกว้าง หรือการเลือกโพลาไรซ์^{[ 14 ]}

ตัวกรอง Lyot และตัวกรอง Fabry-Perótเป็นตัวกรองอิเล็กโทรออปติกแบบปรับได้ที่พบได้บ่อยที่สุด^{[ 6 ] : 5.8.3} เมื่อเปรียบเทียบกับตัวกรอง Fabry-Perót ตัวกรอง Lyot แบบปรับได้จะมีช่วงการปรับที่กว้างกว่าและเสถียรกว่า แต่ตัวกรอง Lyot จะส่งผ่านแสงได้น้อยกว่า^{[ 6 ] : 5.8.3} การส่งผ่านแสงที่ไม่ดีเกิดขึ้นเนื่องจากโพลาไรเซอร์ที่มีการดูดซับสูงจำนวนมากและการทำงานของแผ่นคลื่นที่ไม่สมบูรณ์^{[ 3 ] : 177} ตัวกรอง Lyot อาจมีตัวกรองแต่ละตัวมากถึง 12 ตัว ทำให้ตัวกรอง Lyot มีราคาแพงและจำกัดการใช้งานในเครื่องมือขนาดกะทัดรัด^{[ 5 ] : 166} ในทางตรงกันข้ามกับตัวกรอง Lyot ตัวกรอง Solc ใช้โพลาไรเซอร์เพียงสองตัว ทำให้ลดแสงได้น้อยกว่า^{[ 10 ]}

ในดาราศาสตร์สุริยะ การสังเกต ชั้น โครโมสเฟียร์ ของดวงอาทิตย์ ซึ่ง เป็นชั้นบรรยากาศชั้นที่สองของดวงอาทิตย์ จำเป็นต้อง ใช้ตัวกรองแสง แบบแถบความถี่แคบ ( สเปกโตรเฮลิโอกราฟ ) เช่น ตัวกรอง Lyot โดยใช้ความยาวคลื่นสำหรับการสังเกตเปลวสุริยะ โปรมิเนนซ์ฟิลาเมนต์และพลาจที่เกิดจากแคลเซียมและไฮโดรเจน^{[ 8 ] : 327 [ 9 ] : 14}

ตัวกรอง Lyot แบบแผ่นเดียวและหลายแผ่นมักใช้ภายในโพรงแสงของเลเซอร์เพื่อช่วยในการปรับแต่งเลเซอร์^{[ 7 ] : 202} ในกรณีนี้ การสูญเสีย Brewsterจากแผ่นและองค์ประกอบภายในโพรงอื่นๆ มักจะเพียงพอที่จะสร้างเอฟเฟกต์โพลาไรซ์ และไม่จำเป็นต้องใช้โพลาไรเซอร์เพิ่มเติม ตัวกรอง Lyot ยังใช้ใน เลเซอร์ Ti - sapphire แบบบรอดแบนด์ และออสซิเลเตอร์เลเซอร์ย้อมสีสำหรับการเลือกความยาวคลื่น^{[ 11 ] : 96}

แม้ว่ากลไกของเลเซอร์แบบล็อกโมเดล และเลเซอร์แบบฟิลเตอร์ Lyot จะแตกต่างกัน แต่ทั้งสองชนิดก็สร้าง หวีของความยาวคลื่นหลายช่วง ซึ่งสามารถวางบน ตารางช่องสัญญาณ ITUสำหรับการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งคลื่นหนาแน่น(DWDM)หรือใช้เพื่อให้บ้านชานเมืองแต่ละหลังมีความยาวคลื่นเลเซอร์สัญญาณส่งกลับเป็นของตัวเองในเครือข่ายออปติคอลแบบพาสซีฟ (PON) ที่ใช้ในการให้บริการFTTH (Fiber To The Home) ^{[ 6 ] : 5.8.3}

การประยุกต์ใช้ตัวกรอง Lyot อีกอย่างหนึ่งคือการใช้การถ่ายภาพทางเคมี Raman ^{[ 15 ] : 205} การประยุกต์ใช้อื่นๆ ได้แก่ อุปกรณ์ไมโครสเปกโตรมิเตอร์และ อุปกรณ์ ถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมและโฟโตนิกส์ทางการแพทย์^{[ 5 ] : 163}

• ลีโอตหยุด
• เครื่องลดขั้ว Lyot
• ตัวกรองแบบปรับได้ด้วยผลึกเหลว