光谱分析技术是应用光学原理，对物质的结构和成分等进行测量和分析的一门技术，广泛应用于科学技术的各个领域。近年来由于环境监测、生物医学、科技农业、军事分析以及工业流程监控等领域的现代化发展，要求分析仪器微小型化。而光学系统是微小型光谱仪的关键组成部分，光谱仪器光学结构直接影响其光谱成像质量、光能利用率，对光谱仪的性能起着决定性的作用。因此对微小型光谱仪光学系统设计研究具有重要的实际意义。 本论文主要进行了以下四个方面的工作：(1)本文在深入调研国内外微型光谱检测技术的研究现状及发展趋势的基础上，总结微小型光谱仪发展的特点和研究意义。 (2)研究了光电阵列探测器的像元宽度对光谱检测性能的影响，采用频域反卷积的方法恢复原始光谱信号，从而消除由像敏单元宽度造成的非对称光谱峰值定位亚像元误差。本文在研究微型光谱仪光谱信号和探测器性能特点的基础上，采用线阵CCD探测器结合光学系统构建多通道、实时的光谱检测系统。 (3)对线阵CCD的噪声组成进行了较完整的分析及详细分类。根据噪声的特点，给出了噪声处理方法，使器件的信噪比得以提高。 (4)在分析比较典型光栅光谱仪装置型式的基础上，根据系统像差容限要求，提出了折叠Czerny-Turner装置型式小型光谱仪的总体结构。对物镜进行设计，并对光电探测器像元分辨率进行了简要的分析讨论。