微型光譜儀是光譜儀器中的一個重要分支，在進行微型光譜儀研究之前首先對整個光譜儀器領域做簡要的介紹和分析。光譜儀器本質是實現複色光色散分光和採集的儀器，其分類的方法有很多。根據光譜儀能夠正常工作的光譜範圍可以分為：真空紫外光譜儀（6~200nm),紫外光譜儀（185~400nm),可見光譜儀（380~780nm),近紅外光譜儀（780~2500nm),紅外及遠紅外光譜儀（2.5~50μm)。
在實際的光譜儀器研製中，沒有按照上述方法嚴格分類，光譜儀器正常工作的光譜範圍會涵蓋多個波段，光譜儀的應用領域和分析能力也各不相同。根據光譜儀的具體工作原理可以分為兩大類：經典色散型光譜儀和調製變換型光譜儀。經典色散型光譜儀基於狹縫入射孔徑，採用稜鏡或者光柵作為空間色散元件，採集色散後的光強信號。
這類光譜儀根據採樣元件的不同分為兩類：一類內部包含機械掃描機構，採用光電倍增管單次掃描接收一個波長的光強信號，通常被稱為單色儀；另一類內部沒有掃描機構，採用光電陣列探測器一次性接收一定波長範圍的光強信號，通常被稱為攝譜儀。調製變換型光譜儀是非空間色散的儀器，它基於圓形入射孔徑，入射光先經過系統的調製變換（幹涉調製或哈達瑪變換等）,一次性採集受調製的光強信號，再經過計算解調得到實際測量的光譜。
經典色散型光譜儀光機結構簡單，發展比較成熟，應用最為廣泛，但是其解析度和信噪比受到入射狹縫和色散能力的制約；調製變換型光譜儀光機結構複雜，包含大量運動機構，但是其解析度和信噪比不受入射孔徑的限制，通過擴展孔徑和調製方式可以得到高信噪比、高解析度的光譜信號，更多地應用於遠距微弱光強的探測領域。下面簡單介紹幾種典型的光譜儀。
(1)經典色散型光譜儀
經典色散型光譜儀根據其空間色散元件的不同可分成兩大類：稜鏡色散光譜儀和光柵色散光譜儀。
①稜鏡色散光譜儀
稜鏡根據其工作原理可分為：反光稜鏡和分光稜鏡，作為光譜儀的空間色散元件，需要選用分光稜鏡。
②光柵色散光譜儀
光柵色散光譜儀是目前最主流的色散型光譜儀器，其核心元件光柵是在精密光學表面刻劃周期性的刻線所製成的光學元件。光柵按照其製作工藝可以分為機械刻畫光柵、複製光柵和全息光柵等；按照其工作方式可以分為透射式光柵和反射式光柵。透射式光柵由於其材料透過率的限制很少應用於商品化的光譜儀器設備上，但是在天文等領域仍然有它的優勢。
基於反射式光柵的光譜儀器結構根據其工作面型可以分為平面光柵光譜儀和凹面光柵光譜儀。平面光柵工作於平行光束中，所以光學系統除狹縫孔徑外還需要添加準直系統和成像系統；凹面光柵工作於發散光束中，通過優化設計實現光學系統像差的校正，光學結構更為簡單。支微型光譜儀以基於光柵色散的光學結構發展最為迅速也最為成熟，成熟的光學結構諸如Ebert-Fastie結構、Czemy-Turner結構、Littrow結構等。
光柵通過衍射作用實現色散，以平面光柵為例，平面衍射光柵工作在平行光束下，本質是對入射光加上一個周期性的調製。光柵的衍射過程相當於單縫衍射和多縫幹涉共同作用，光柵對光強的調製作用就是入射光強與單縫衍射因子和多縫幹涉因子的乘積，對於光柵的調製作用主要考察幹涉因子對振幅和相位的作用。
(2)調製變換型光譜儀
調製變換型光譜儀根據調製方式的不同可以分為：利用幹涉調試的傅立葉變換光譜儀，利用編碼解碼調製的阿達瑪變換光譜儀等。
①傅立葉變換光譜儀
傅立葉變換光譜儀是運用快速傅立葉變換技術將幹涉條紋圖譜重建成為原始測量光譜的光譜儀器，目前發展比較成熟。
基於幹涉條紋與光程差變化之間的關係，利用傅立葉變換計算得到被測光光譜的功率分布。傅立葉光譜儀的解析度與成像的幹涉圖長度成正比，即採樣得到的數據數目越多，光譜儀解析度越高，相反的掃描用時和計算時間也越長。
傅立葉光譜儀可以使用擴展光源照明，提高信噪比的同時不影響系統的分辨能力；雙光束的光束結構也可以有效抑制光源波動和隨機噪聲。早期的傅立葉光譜儀受到計算速度的限制，但隨著計算機的發展，這類光譜儀卓越的性能逐漸得到體現。目前，傅立葉光譜儀廣泛應用於紅外，遙感，光譜成像等領域，靜態傅立葉光譜儀和微型傅立葉光譜儀也出現在商品化的光譜儀產品中。
②哈達瑪（Hadamard)變換光譜儀
哈達瑪變換是一種廣義的傅立葉變換，作為一種編碼方式廣泛應用於視頻編碼中，其特點是能夠對頻譜進行快速分析。哈達瑪變換光譜儀採用多狹縫的入射孔徑，稱為編碼孔徑，編碼孔徑作為哈達瑪變換中的編碼板，通過將測量得到的光譜信號解碼再得到實際的光譜數據。哈達瑪光譜儀是對光信號進行空間域的調製，相比較傅立葉變換是基於平面波函數的數學模型，計算速度快。由於採用多通道的照明方法，有效提升了系統的信噪比，系統結構也可以適於微型化的系統需求。
目前，哈達瑪變換光譜儀應用還不普及，其信噪比高、解析度高的優勢逐漸應用於拉曼光譜檢測、生物醫學、成像光譜等領域。最近，在哈達瑪變換光譜儀的基礎上，還發展出一種基於DMD器件的光譜儀系統，其採用雙光冊系統，不需要調節光路，通過更換探測器可以將工作的光譜範圍從紫外擴展到中遠紅外。