第36卷，第8期 2016年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于AOTF成像光谱精密测量技术的研究
Vol. 36, No. 8, pp2664-2668
August,2016
薛鹏1.2.3，王志斌1.2，3*，张瑞1，3，薛锐2.3，赵同林1.3
1.电子测试技术重点实验室，山西太原030051 2.中北大学理学院，山西太原030051
3.山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原030051
摘要声光可调滤波器（AOTF)作为光谱成像的一种新型分光元件，在运用其进行成像光谱时，一般选择人射光垂直于AOTF人射面时所对应的衍射中心波长为CCD的光谱测量波长，但在实际测量中，空间目标不同位置的光线总是以不同的角度进人到AOTF，这样就导致了CCD实际测量的光谱和以光垂直人射时所对应的光谱为测量光谱相比出现误差，影响了光谱的测量精度。采用的成像光谱系统的特点是目标光线经前置光学系统、AOTF和成像透镜后，聚焦成像于透镜的焦平面上，实现了目标光在整个系统的一次成像。此一次成像与传统的二次成像相比，能够有效的提高光能利用率和成像质量。由于AOTF的视场角为土3°，所以通过对AOTF视场角范围内衍射中心波长随人射角度变化的实际规律进行了分析研究，并对衍射波长随人射角度变化的实际测量值进行了拟合修正，得到了修正方程。实验结果表明用修正后的方程进行光谱
测量，其相对误差值可以减小一个数量级，此方法可为今后提高AOTF成像光谱测量精度奠定基础。关键词AOTF；成像光谱；光谱测量；误差修正
文献标识码：A
中图分类号：0433.1
引言
DOl: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)08266405
AOTF在土3°的视场角范围内光线入射角不同，从而导致以不同角度入射的入射光其对应衍射光中心波长也发生变化，使得CCD不同位置探测到不同的光谱信息，这就与只
声光可调滤波器（acousto-optictunablefilter，AOTF）是利用各向异性介质中的声光衍射原理制造的电调谐滤波器，这种声光作用可用各向异性介质的反常布拉格衍射原理来解释。AOTF分为共线和非共线两种类型，实验所选用的是由材料TeO，制作的非共线口的AOTF，其具有扫描速度快、结构简单且无活动部件、调谐范围宽、衍射效率高等优点2-3)，因此目前基于AOTF的成像光谱[4-5应用广泛。
任何物质都包含自身独特的光谱信息，利用光谱成像技术可以对不同物体的光谱信息进行识别和分辨门。光谱成像质量是成像光谱最重要的因素，面光谱测量精度又在成像光谱测量技术中发挥着重要的作用。在AOTF成像光谱实际研究中，当光线人射角确定时，某一驱动频率对应的某一固定的衍射光波长；所以在一般光谱测量时选择的是以光垂直入射时所对应的这一固定衍射光波长为测量光谱。但空间目标不同位置的光线不可能全部垂直进入AOTF，这就导致了
收稿日期：2015-09-01，修订日期：2015-12-22
以光垂直人射时所对应的光谱为CCD测量光谱产生误差。在追求高精度光谱测量的今天，这种误差不能忽略。所以，为了最大限度的减小这种误差，实验分别分析了在128和 132MHz的驱动频率下，让一束平行光在AOTF人射面一3.5°～3.5°（以光垂直入射AOTF时为0*)范围内变化，记录了一系列衍射中心波长随角度变化的实际数值，得到了一个开口间上的抛物线方程，并利用最小二乘法3对方程的开口系数进行了修正，得到了修正后的方程。用修正后的方程不但可以表示不同频率下衍射中心波长随角度变化的规律，而且利用此方程进行光谱测量时，还能大大的减小CCD进行光谱测量的误差，提高了AOTF成像光谱的测量精度，
AOTF成像光谱
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1.1AOTF的工作原理
基金项目：国家自然科学基金仪器专项基金项目（61127015），国际科技合作项目（2013DFR10150）和山西省青年科技研究基金项目
(2014021012)资助
作者简介：薛鹏，1991年生，中北大学理学院硕士研究生
通讯联系人e-mail：wangzhibin@nuc.edu.cn
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