本文主要针对光谱仪微型化的问题展开研究，选择了平场全息凹面光栅的结构设计了微型光谱仪，平场全息凹面光栅结构简单，校正像差能力强，能够通过复制的方式批量化生产，可以大幅降低生产的制作成本和加工难度，特别适合用于设计制作微型化的光谱仪。　　本文的研究内容可以归为一下几点:　　1.总结了各种类型的微型光谱仪原理的特点，分析了微型光谱仪的发展现状和未来发展趋势。　　2.针对将狭缝与探测器平面相集成这种形式初始结构的求解，介绍了平场弧矢焦线条件，并推导了平场弧矢焦线的约束条件。初步分析了平场全息凹面光栅光谱仪的结构特点，得出理想平场全息凹面光栅光谱仪应具备的结构形式。　　3.在窄谱段和宽谱段分别设计了基于平场全息凹面光栅的光谱仪，针对900～1700nm谱段又分别设计垂直结构和倾斜结构的光谱仪，分析了两种结构各自的优缺点。设计了专用的窄谱段光谱仪，并进一步使用非球面代替球面基底对窄谱段光谱仪进行优化设计。分析了不同宽度狭缝对光谱仪器分辨率的影响，并为两种不同谱段的光谱仪设计了消二级衍射光谱滤光片。　　4.对曲率半径、像面倾角、像面偏心、像距、物点倾角、物点偏心、物距和制作参数进行了公差分析，通过分析结果总结了系统最为敏感参数，并分析了平场全息光栅各误差间的补偿关系。