拉曼光谱仪正在从实验室研究转向食品、安检、海关、环境监测等诸多实际应用领域，便携式拉曼光谱仪的发展使拉曼光谱技术应用更广泛、使用更便捷。但是，目前国外公司的产品占据了国内绝大部分市场份额，制约了便携拉曼光谱仪在我国的进一步推广应用。本论文分析了影响便携式拉曼光谱仪性能的一些关键技术问题，着重研究了CCD制冷、拉曼光纤探头的解决方案，为自主研制高性能便携式拉曼光谱仪提供技术基础。本文研究了用来降低CCD暗噪声的半导体制冷技术。针对CCD制冷中存在的结露和结霜的问题，从理论上分析了产生结露现象的条件，提出用于抑制结露的干燥方法。使用硅胶干燥剂对CCD腔室除湿，将CCD腔室内的相对湿度控制在0.1%以下，采用湿度和露点传感器对腔室内的湿度进行实时监测，对结露实现了预防报警功能。研制的CCD制冷控制系统实现了40℃以上的制冷温差，制冷可达到零下20℃以下，保证了CCD表面在低温下不结露。为了方便拉曼光谱仪在现场环境的使用，本文采用分立式结构，设计制作了一种集成化的拉曼光纤探头，并完成了探头的安装调试和性能测试。通过对罗丹明B样品荧光强度的检测实验，表明本文设计的分立式拉曼光纤探头的集光性能优于采用小反射镜的常规外光路结构。还使用该拉曼光纤探头对苏丹红Ⅰ、罗丹明B两种非法食品添加剂进行了拉曼光谱检测，结果表明，采用该探头的便携式拉曼光谱仪能够有效抑制瑞利散射，提高拉曼信号质量。