CCD光纖光譜儀由于特殊的小型化設計要求，在微型CCD光譜儀器的設計中，使用了反射式平面衍射光柵，采用車尼爾-特納的變形結構由兩個球面反射鏡組成成像系統，這種結構比較容易通過內部光闌來抑制雜散光，避免從入縫看到第二反射鏡面。使用多模光纖將待測量光導入，取代了普通光譜儀器的入射狹縫，可以在光纖的纖徑范圍內，調節狹縫高度的大小。引入線陣型CCD取代老式的感光板，可直接高速地采集圖象數據，再送交計算機進行快速分析，基本上可以做到在線分析，儀器體積也將大大減小。
CCD是現今z普遍使用的光電接收器件，它具有高靈敏度、低噪聲、快速讀出、高動態范圍和寬光譜響應范圍等優點。CCD根據其像元排列方式不同，可分為兩種：線陣CCD和面陣CCD。光譜探測用線陣CCD即可。
CCD像元數的多少是影響系統像方分辨率的重要因素。對于同樣的視場，CCD像元數越多，系統像方的分辨率越高，但同時CCD的電荷轉移率卻會下降。此外還要綜合性能價格比方面的考慮。CCD像元數選擇的原則是在滿足測量精度的前提下盡量選用像元數少的CCD。綜合考慮CCD的像元數、光譜響應范圍、動態范圍和像敏單元的均勻性等因素，選用CCD芯片頗有講究。CCD將光信號轉換成電荷信號再經過輸出電路轉變成電壓信號輸出。該電壓信號為模擬信號，而單片機只能進行數字信號的處理，故本系統中采用了A/D轉換器。根據課題的特征和要求，參考A/D轉換器的選用原則，選用專用CCD圖像處理器。
考慮到單片機的數據處理速度、內存儲器的大小，以及其封裝形式，再有以后擴展功能的需要，小型化光譜儀比較適合使用8051系列單片機。整聲要進一步去除，否則將影響整個系統的測量精度。
隨著工作時間的推移，探測器發熱升溫影響了CCD的暗電路和光譜響應率的大小。但可以預見，未來CCD光纖光譜儀器將逐步取代傳統的光譜儀器，具有很大的發展潛力。