红外 (IR) 发光二极管将光线射到栅尺上，它是一种栅距为20 µm或40 µm的平面反射光栅。栅尺均匀且周期性好，这一点非常重要，但不要求其为优质的衍射光栅。

参考零位为一道亮线，沿着增量栅尺码道刻划，它由读数头内部单独的分离式光电检测器进行检测。ATOM使用与雷尼绍TONiC光栅相同的光学原理，但是入射的红外光束从增量栅尺/参考码道反射后被分成两束，这样做的目的是尽量减少系统占用空间。

内部光学器件采用对多个光栅周期进行平均的技术，有效滤除脏污和油脂等引起的非周期性特征。名义方波光栅条纹也被滤去，以在光电探测器上留下一个完美的正弦波形，这将产生4个对称相位信号形式的光电流。这些结合在一起可免去DC器件，并可输出具有高光谱纯度和低偏置值的正交正弦和余弦信号，同时保持高达500 kHz的带宽。

通过主动调节增量通道增益、偏置量以及对ATOM读数头内的LED光源进行控制，可使这些信号的平衡和电平控制进一步得到增强。因此，固有周期误差（电子细分误差，SDE）可以低至栅尺刻划周期的0.375%。

通过应用合适的电平感应和门控电路，ATOM提供的参考零位输出的双向重复性均可达到可用的系统分辨率。安装后，相应的模拟通道的相位校准通过读数头内的逻辑自动执行，并提供全面的系统监控和安装帮助。