根據(jù)以色散分光進行光譜測量區(qū)分，高光譜成像光譜儀的分光方法包括棱鏡分光、光柵分光、棱鏡-光柵-棱鏡（PGP）分光。下文作了詳細的介紹。

棱鏡分光：

光的色散是指當光在介質中傳播時，折射率隨著光的波長的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。棱鏡分光的原理便是利用了這一特性，在同一種介質中，不同波長的光有不同的折射率，因此，不同波長的單色光從一個角度進入棱鏡時，會發(fā)生不同角度的偏移，即經過棱鏡后，會看到各種不同顏色的光。棱鏡分光原理如下圖所示，光首先通過狹縫，經過準直鏡準直為平行光，平行光經過棱鏡分解成各種顏色，通過會聚鏡按波長的順序匯聚到探測器的不同位置。棱鏡分光的光譜分辨率較高、光學效率高、系統(tǒng)不復雜，但是它的光譜范圍窄、系統(tǒng)的緊湊性不高、光譜的色散是非線性的。

光柵分光：

光柵是在一塊玻璃或者金屬片上刻有大量平行等寬、等距的刻痕或狹縫，狹縫數(shù)量很多，作為光譜儀上的分光元件是其最重要的應用。

光柵的分光是根據(jù)衍射效應，因為光柵具有很強的色散特點，光經過大量等間隔的狹縫，在每個狹縫處會產生衍射，經過衍射后各縫間又發(fā)生干涉的現(xiàn)象，原理圖如下圖所示。光柵分光的分辨率遠遠優(yōu)于棱鏡，其光譜分辨率高、光譜范圍寬，也可以同時獲取到光譜通道，但是它的光學效率不高。

棱鏡-光柵-棱鏡（PGP）分光：

棱鏡-光柵-棱鏡分光結合了棱鏡和光柵的優(yōu)點，PGP的原理如下圖所示，它是在兩塊棱鏡之間放置光柵，該光柵多數(shù)為體相位全息光柵，具有高光譜分辨率高、光學效率較高的特點，但是其包含一個較難制作的體全息透射光柵模塊，增加了制作棱鏡-光柵-棱鏡分光模塊的成本。