Кіріспе
Астрономиялық спектрлік жарық процессоры Лиот фильтрі (поляризациялық интерференциялық монохроматизатор, бирефрингентті фильтр) - оның өнертапқышы және француз астрономы Бернард Лиоттың есімімен аталған, бұл - оптикалық фильтрдің бір түрі, ол бирефрингентті өткізгіштің тар жолағын шығаруға пайдаланады. Льот сүзгілері астрономияда, әсіресе күн астрономиясы, лазерлер, биомедициналық фотоника және Раман химиялық бейнелеу үшін қолданылады.
A Lyot filter (polarization interference monochromator, birefringent filter), named for its inventor and French astronomer Bernard Lyot, is a type of optical filter that uses birefringence to produce a narrow passband of transmitted wavelengths. Lyot filters are used in astronomy, particularly for solar astronomy, lasers, biomedical photonics and Raman chemical imaging.
Негізгі қағидалар
Бұл бөлімде Льот сүзгісінің толқын ұзындығына тәуелді жарық беруі бирефригенциядан қалай пайда болатыны сипатталады.
Көп пластиналы оптикалық сүзгі
Көп пластиналы сүзгілер - әр толқын пластинасы алдыңғы пластинаның жартысы қалыңдығы бар бірізді бір пластиналы сүзгілер сериясы. Осы дизайнды пайдаланып, әрбір толқын ұзындығында берілетін жарық интенсивтілігін сипаттайтын график берілетін жарықтың өткір негізгі шыңдарын (жақсы жолақты) және берілетін жарықтың негізгі шыңдары арасындағы үлкен толқын ұзындығы аралығын (еркін спектрлік ауқым) көрсетеді. Мысалы, бір пластинкалы теңдеуді ең үлкен толқын пластинкасының қалыңдығы бар 3 пластинкалы оптикалық сүзгіге кеңейту арқылы, бұл көп пластинкалы оптикалық сүзгі жарық интенсивтілігін көлденең полярланған жарық интенсивтілігі кірісінен өткізеді:
Дизайн ерекшеліктері
Толқындық пластиналар әдетте кварц немесе кальцит болып табылады. Толқындық пластинканың айналуы берілу шыңдарының толқын ұзындығын ауыстыра алады. Кристалдарды екіге бөліп, ортасына 1/2 толқынды пластинаны қосу сүзгіштің көру өрісін арттырады. Трансмиссиялық шыңдардың арақашықтығы мен тарлығы пластиналардың санына, қалыңдығына және бағытына байланысты. Кварц пен кальциттің температураға тәуелді қос бұрылыс қасиеттеріне байланысты Lyot сүзгісіне температураның ауытқуының барынша азайтылуы үшін термостат қажет.
Тундалағыш сүзгілер
Электрлік реттелетін Lyot сүзгісі электр-оптикалық немесе сұйық кристалл екі бұрғышты элементтерді қамтиды. Түндетілетін электрооптикалық Lyot сүзгісі сүзгілерді көйлектеу үшін қорғасын магний ниобаты қорғасын титанат (PMN PT) оптокерамикасын қолданады. Сұйық кристаллдан жасалған фильтрлер сұйық кристалл жасушалары арқылы кернеуді мұқият реттеу арқылы жіберілетін толқын ұзындығын аналогты реттеуге мүмкіндік береді. Сұйық кристалл Lyot сүзгісінің спектрлік жолақтығы 30 нм-ден 0,05 нм-ге дейін болуы мүмкін. Lyot сұйық кристалл сүзгілерінің екі санаты поляризациялық кедергіге қарсы сүзгілер және электрооптикалық фотоникалық кристаллдар болып табылады. Көбінесе бұл сүзгілер бастапқы Lyot дизайнына негізделеді, бірақ басқа да көптеген дизайндар тар немесе кең жолақты тарату немесе поляризациялық селективтілік сияқты басқа қасиеттерге қол жеткізу үшін бар.
Салыстырмалы жұмыс
Lyot және Fabry Perót сүзгілері - ең көп таралған электр-оптикалық сүзгілер. Фабри Перот сүзгісіне қарағанда, көйлендіруге болатын Льот сүзгісінің кеңірек және тұрақтырақ реттелетін диапазоны бар, бірақ Льот сүзгісі аз жарық өткізеді. Ауыр өткізгіштік жоғары сіңіретін поляризаторлардың көптігі мен толқындық пластинаның кемелсіз әсерінен пайда болады. Lyot сүзгілері 12 жеке сүзгіге дейін болуы мүмкін, бұл Lyot сүзгісін қымбат етеді, оның компактті аспаптарда қолданылуын шектейді. Lyot сүзгілерінен айырмашылығы, Solc сүзгісі жарықты аз азайтуға әкелетін тек 2 поляризаторға сүйенеді.
Қолданбалар
Күн астрономиясында күннің хромосферасын, яғни күннің екінші атмосфералық қабатын көру үшін, Льот фильтрі сияқты, ықшам жолақты оптикалық сүзгілер (спектрогелиограф) қажет, олар күн сәулесінің жарылыстарын, промениелерін, талшықтарын және кальций мен сутегіден пайда болатын зақымдануларды көру үшін толқын ұзындығын пайдаланады. Лазерді баптау үшін лазердің оптикалық қуысының ішінде бір және бірнеше пластиналы Lyot сүзгілері жиі қолданылады. Бұл жағдайда, пластинадан және басқа қуыс элементтерінен Брюстердің жоғалуы поляризациялау әсерін жасауға жеткілікті және қосымша поляризаторлар қажет емес. Lyot сүзгілері кең жолақты Tisapphire лазерлерінде және толқын ұзындығын таңдау үшін бояу лазерлік осцилляторларда қолданылады. Олардың механизмдері әр түрлі болғанымен, модельдер мен Lyot сүзгілері лазерлері бірнеше толқын ұзындығы бар таразыны шығарады, оны тығыз толқын бөлу мультиплексі (DWDM) үшін ITU арна желісіне орналастыруға болады немесе әр қала маңындағы үйге FTTH (Fiber To The Home) беру үшін қолданылатын пассивті оптикалық желіде (PON) өзінің қайтару сигналы лазерлік толқын ұзындығын беруге болады. Лиот сүзгілерін қолданудың тағы бір түрі - Раман химиялық бейнелеу. Басқа қолданбалар микроспектрометр мен гиперспектрологиялық бейнелеу құрылғыларында және биомедициналық фотоникада болды.