衍射光学是新发展起来的光学分支，它有着传统光学不可比拟的优点。衍射光学元件（Diffractive Optical Element简称DOE）在成像系统中的应用随着衍射光学的发展日益广泛起来。 本文对DOE的成像理论进行分析，其中主要涉及到DOE的色散理论以及DOE的成像光谱理论。 同时重点讨论DOE在成像光谱中的具体应用，涉及它在可见光和红外波段的衍射成像光谱仪（Diffractive Optical Imaging Spectrometer简称DOIS）中的应用，以及它应用于成像多光谱的检测、机器人视觉、多频道相机和投影显示等。 在计算机上通过模拟点扩散函数（Points Spread Function简称PSF）、理想几何光学成像、单色光成像，成功地模拟了DOE的成像过程。并用不同的算法对DOE的多光谱成像进行事后图像处理，以提取所需光谱成份。以上所有模拟计算以及对DOE成像的图像处理过程均取得了令人满意的结果。