声光可调滤波器（AOTF）是根据声光作用原理制成的新型分光器件,它具有传统分光元件（棱镜或光栅）不能相比的优点,主要包括体积小,全固体构件,无运动部件;通光孔径大,入射角孔径大:衍射效率高;电调谐,扫描速度快等。目前,利用AOTF开发的各种光谱仪已经应用在工业、农业、航空等领域,取得了良好的效果。由于有较大的通光孔径和入射角孔径,AOTF在成像光谱的应用领域有着很大的潜力,但由于TeO₂材料的色散造成的图像漂移和模糊问题,阻碍了应用的发展。本论文通过对AOTF参数的精确计算以及对晶体出射面添加精心设计的光锲,在理论上解决了传统的AOTF图像漂移和成像模糊的难题。数据模拟和定量计算的结果表明,采用本论文所用方法,可以基本消除掉图像漂移现象,并能提高图像的清晰度分辨率。基于本论文设计的AOTF,并整合光学元件、成像镜头,CCD探测器、射频电源本论文还设计并实现了光谱成像系统。系统在计算机的控制下进行光谱波段扫描,光谱图像采集功能。对系统在光谱扫描精度、光谱分辨率、图像漂移、图像质量方面的性能进行测试都得到了良好的结果。利用该系统对的植物树叶的成像光谱分析验证了绿色植物的“红边”现象。而首次对草地蝗虫模拟环境的实验,发现了在近红外蝗虫和草地反射光谱的巨大差异。这也标识了该系统在农业病虫害检测领域的巨大应用前景。