该文介绍了声光可调滤光器器件及器件中的关键材料——声光介质氧化碲晶体与换能器铌酸锂晶体的辐照特性。辐照实验采用中子辐照(中子注量1.5×1012 n/cm2@1MEV等效电子)和电离辐照(总剂量6×103 Gy(Si))。采用高分辨X线衍射(HRXRD)分析了氧化碲与铌酸锂晶体，分析显示辐照前后两种晶体的X线衍射峰无变化，表明它们的晶格常数无变化，但其摇摆曲线变宽，表明它们吸收的辐照能量使晶体内部应力增大。采用阻抗分析仪测试了辐照前后铌酸锂的机电耦合系数，测试表明辐照使机电耦合系数降低了约1%。采用1 064 nm等4种波长的激光测试了声光可调滤光器器件的滤光功能和衍射效率，测试表明滤光功能正常，辐照使衍射效率下降了约2%。因此，辐照对声光可调滤光器影响较小，适合辐照条件下的深空探测。

该文介绍了一种双波段大孔径角声光可调滤光器的设计方法和测试结果。该滤光器具有同时滤出可见光与中波的功能，其高频段滤出可见光(450~750 nm)，低频段滤出中波(3 000~4 500 nm)。滤光器采用氧化碲晶体作为声光介质材料，入射极角取20°，可见光波段的超声极角取98.55°，中波波段的超声极角取99.65°，在可见波段互作用长度为3 mm、中波波段互作用长度为23.1 mm时，可见光与中波波段同时获得了大于6°的孔径角。

声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪能够同时获取图像、光谱及偏振信息,已成功应用于航天、农业、林业、医学及食品安全等领域,具有较好的发展前景。光学系统是AOTF成像光谱仪获取信息的关键部件之一。为此,研究国内外常见的AOTF成像光谱仪光学系统,介绍AOTF的工作原理及光谱仪的总体设计方案,计算全系统的前置、准直及成像等子系统光学设计参数,完成共口径光学系统的仿真设计。前置光学系统采用自由曲面离轴三反结构,与准直系统的光曈匹配,准直及成像系统为光阑前置的离轴三反系统。仿真设计结果表明,在工作谱段为0.4~5.0 μm、焦距为125 mm、F数5和视场角为5.3°的情况下,系统的MTF值分别在谱段0.4~1.0 μm、1.0~3.0 μm和3.0~5.0 μm下均接近于衍射极限且大于0.57,畸变小于5%,成像质量良好。

介绍了一种采用氧化碲晶体做声光介质材料的大孔径中波(3~4.5 μm)声光可调滤光器。通过优化设计, 其通光孔径可达20 mm×20 mm, 与常用声光可调滤光器(光孔径10 mm×10 mm)相比, 其光通量提高了3倍。这种声光可调滤光器是针对入射o光进行设计的, 其采用单片换能器结构。结果表明, 通过优化设计, 该大孔径中波声光可调滤光器实现了滤光范围为3.0~4.5 μm, 分离角为5.25°, 衍射效率大于60%, 光谱分辨率小于45 nm。

TeO2非共线声光可调滤波器（AOTF）是一种优良的电调谐分光器件, 具有体积小巧、 稳定性高、 调谐快速、 可实现便携等优点, 在超光谱成像领域具有很高的应用价值。 通过非共线AOTF与光学倒置显微镜有机结合, 建立了声光滤波超光谱显微成像系统； 在可见光范围内, 开展了人体皮肤鳞状细胞癌组织的超光谱显微成像实验研究, 获得了一系列不同衍射光中心波长下的皮肤鳞状细胞癌组织的光谱和对应的显微图像。 系统性能检测实验结果显示, 在超声频率为110～180 MHz范围内的衍射光带宽仅为1.28～2.84 nm, 表明本研究中的AOTF具有很高的光谱分辨率, 达到102个光谱通道量级, 完全可以满足超光谱显微成像对生物组织结构进行精确识别的需要。 本系统采用高质量的TeO2晶体、 双胶合透镜以及优化的射频驱动源, 有效地抑制了衍射光光谱的旁瓣。 分析了超声频率与衍射光中心波长的调谐关系, 以及超声频率与对应衍射光谱带宽的关系曲线, 实验结果与理论计算结果有着较好的一致性。 系统实验获得的皮肤鳞状细胞癌组织显微图像随光波长漂移不显著, 表明超光谱成像系统的图像稳定性高。 通过对比, 分析了不同中心衍射光下的皮肤鳞状细胞癌组织显微图像的清晰度随光波长的变化规律, 在522.52 nm时, 皮肤鳞状细胞癌组织内部各精细结构区分明显, 图像最为清晰。 通过定义透射差异系数, 分析了图像整体亮度曲线和透射差异系数随光波长变化曲线, 其变化规律与直观观察结果相符合； 对皮肤鳞状细胞癌组织图像进行了边缘提取分析, 得出在497.87～551.29 nm内, 可在整体视野较为明亮的情况下对皮肤鳞状细胞癌组织进行观察和研究, 在509.69～527.59 nm范围内, 组织边缘明亮清晰且完整, 是进行皮肤鳞状细胞癌组织结构精确识别与分析的最佳窗口。 该研究为人体皮肤鳞状细胞癌组织结构简便、 灵活、 快速地检测与识别提供了一种新方法。

基于模式耦合原理,计算得到声光可调谐滤波器输出波形的第一侧瓣高达-9.5 dB,实验得到该结果约为-8 dB;阐明了侧瓣产生的机理,并提出了一种通过改变三处光波导宽度来弯曲螺线的方法。结果表明,通过改变三处光波导宽度的方法可使声光可调谐滤波器输出波形的侧瓣高度降低到-23 dB。

基于AOTF的成像光谱仪是集图像、光谱及偏振信息为一体的新型探测仪器, 仪器的光谱传递函数是衡量仪器性能的一项重要指标。介绍了单AOTF型和双AOTF型成像光谱仪的工作原理, 利用光学域光谱透过函数, 推导了以波数Δv表示的单、双型AOTF光谱传递函数, 在工作波段为400 nm~900 nm内, 计算对比了单、双AOTF型光谱传递函数, 并对影响双AOTF型光谱传递函数的因素进行了仿真分析, 最后对仪器参数的选取进行了分析和讨论。结果表明: 在入射光极角30°, 声光互作用长度5 mm工作波段下, 当双AOTF型成像光谱仪工作中心波长相等时, 相比同一工作中心波长时的单AOTF型成像光谱仪, 光谱传递函数提高了68%; 当工作中心波长不相等时, 双AOTF型光谱传递函数并不绝对优于单AOTF型, 存在临界值。