在过去的十年中，出现了一种新的光谱仪，顾名思义，它依赖于计算技术从一组检测器中编码的预校准信息中近似或“重构”入射光谱。更具体地，这里的“重构”是指线性方程组的解。到目前为止，通常可以看到两种用于在一组检测器中对光谱信息进行编码的策略：复杂的光谱到空间映射和光谱响应工程。

在常规的基于光栅的光谱仪中，光谱域中的点（波长）被映射到空间域中的点（检测器）。检测器的读数直接构成光谱。然而，如前所述，光谱分辨率与从光栅到检测器的距离（路径长度）成比例。因此，当希望以减小的占位面积增加频谱分辨率时，一对一的频谱到空间映射受到极大限制。复杂的光谱到空间映射是一种替代方法，它通过在每个波长的空间域中创建一个特征码图案（一维或二维）来区分波长（图5A）。例如，当单色光穿过诸如长多模光纤之类的色散元件时，由于光纤中的引导模式之间的干扰，它将在光纤的输出端创建与波长相关的特征图案。因此，当任意多色光通过多模光纤时，输出将是每个单独波长创建的缩放签名图案的叠加。要重构的目标频谱本质上是与这些模式相对应的缩放权重的集合。此外，还可以通过将光馈入诸如无序光子芯片、螺旋波导、色散孔阵列或多色器之类的小型光学元件来生成特征图案[图5B至E）]。

如果两个不同波长的特征图案相同，则无法确定哪个波长导致了所测图案。这样，特征图案之间的差异决定了重建光谱仪的分辨能力。在数学上，特征模式是矩阵的列；特征图案之间的相似性越高，矩阵的条件数越大，导致数值解越差，特征图案应尽可能地多样化。研究发现，分集与光路长度的扩展成正比（所选光学元件内的传播模式的最短和最长光路之间的差）。使用倏逝耦合的多模螺旋波导，研究人员已实现了0.01 nm的分辨率，从而大大增强了光程长度扩展。如此高的分辨率可以大大拓宽小型化光谱仪的应用范围。另外，这些系统在制造缺陷方面是鲁棒的，可以通过校准来补偿。但是，它们遭受温度变化的影响，这会改变特定波长的特征图案。光谱分辨率越高，光谱仪遭受热不稳定性的影响就越大。因此，应采取其他措施，例如，添加温度控制器或温度相关的校准。此外，由于需要从数量增加的方程式中求解更多变量，因此，计算成本随固定光谱范围内的光谱分辨率而增加。