图 1. 单晶体材料实物图 图 2.AOTF 分光原理结构示意图
1． 声光可调滤光器（AOTF）的原理及结构示意图
声光可调谐滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称 AOTF）是一种电光调制器 件。其工作原理主要是利用了声波在各向异性介质中传播时对入射到传播介质中的光的布拉 格衍射作用。声光可调谐滤光器由单轴双折射晶体（见图 1,通常采用的材料为 TeO2），粘合 在单轴晶体一侧的压电换能器，以及作用于压电换能器的高频信号源组成。当输入一定频率 的射频信号时，AOTF 会对入射多色光进行衍射，从中选出波长为λ的单色光。单色光的波 长λ与射频频率 f 有一一对应的关系，只要通过电信号的调谐即可快速、随机改变输出光的 波长，见图 2。
2．声光可调滤光器（AOTF）的技术优势
AOTF 作为分光系统，被誉为“90 年代近红外光谱仪最突出的进展”，是目前为止最先进 的近红外技术。以 AOTF 作分光元件的光谱仪与传统基于机械调谐分光元件的光谱仪（如傅 立叶变换光谱仪）相比具有明显的优越性：
1 AOTF 滤光器体积小、重量轻，可以做到光谱仪器的小型化。方便在各种工业场合进行安 装应用。
2 精度高，采用双光路设计，极大提高仪器的抗干扰能力
3 分辨率高，可以达到 1nm。
4 扫描速度快 — 16000 波长点/秒，即每秒钟可以扫描得到 32 张光谱图。
5 波长稳定性好 — 长时间不超过 0.01nm。能够在线长时间连续工作。
6 信号能量大。信噪比高，通常比傅立叶型仪器高 10~100 倍。
7 AOTF 为全固态分光器件，无移动部件，抗震性能好，光谱仪光学部件采用全密封设计，不受环境影响（如温度、 湿度、粉尘等），仪器工作稳定。
8 由于采用电子信号控制扫描，波长切换快，重现性好，程序化的波长控制，满足了实时快速检测的需要。
9 扫描范围广，可实现全光谱扫描。还可以在扫描范围内任意选定一组波长扫描，而不必进行全谱扫描，对于固定 的工业应用对象，可以大大节省测量时间。
10 建立模型速度快。模型的移植性好（可以很方便地在不同仪器间转移）。
11 2005 年第十二届近红外光谱国际年上对 AOTF 的评价是：声光可调近红外光谱仪，整个 仪器系统无移动部件，扫描速度快，具有很好的仪器稳定性，特别适用于在线分析 以上特点使得 AOTF 技术非常适合在线以及现场应用的要求，为实现产品质量各种形式的在线检测提供了可能。
