30、近红外可调滤光片和离散滤光片光谱仪：原理、特性与应用

近红外可调滤光片和离散滤光片光谱仪：原理、特性与应用

在工业日常分析中，滤光片光谱仪一直发挥着重要作用。目前，约85%的近红外（NIR）仪器使用离散多层干涉滤光片进行波长选择，同时，可调滤光片也逐渐崭露头角。本文将详细介绍近红外滤光片光谱仪，包括可调滤光片光谱仪和传统离散滤光片系统。

1. 近红外滤光片光谱仪概述

滤光片光谱仪在工业常规分析中表现出色。离散多层干涉滤光片是目前NIR仪器中常用的波长选择元件，此外，圆形或线性可变干涉滤光片也已存在一段时间。可调滤光片利用声光或液晶技术，无需移动部件，可实现编程随机电子波长切换，适用于光谱分析和成像。

2. 声光可调滤光片（AOTF）

2.1 简介

可调滤光片为光谱分析和光谱成像提供了改变波长的方法，电子波长切换是其重要特性。声光可调滤光片光谱学（TFS）在NIR区域已成为一种具有竞争力的光谱分析手段。虽然用于声光TFS的晶体已在紫外、可见和中红外区域得到应用，但在NIR区域的实用性最为突出。在紫外和可见区域，需要散热，冷却时间不便，且硅光电二极管阵列等竞争手段阻碍了声光可调滤光片（AOTF）的早期发展。在中红外区域，Tl₃AsSe₃晶体虽能传输辐射并表现出声光效应，但热导率低，只能脉冲操作，占空比低。而二氧化碲（TeO₂）在NIR较短波长范围内表现良好，可传输至3.5 µm。

2.2 背景与理论

声光相互作用由Debye和Sears首次证明，最初限于液体和气体中低频声波与非相干光源的相互作用。如今，激光打印机等日常设备依赖射频（RF）与光波的相互作用来实现声光调制。与声光调制器不同，AOTF改变透射波长更为复杂。

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