MEMS发展的一个重要趋势是将微机电系统与光学系统相结合，那就是微光机电系统(Micro-opto-electro-mechanical Systems，MOEMS)，也称为Optical MEMS。衍射式MOEMS器件利用光学衍射原理可以对光波信号进行各种调制处理，如光能量的重新分布、方向等调制。微型可编程光栅作为一种典型的衍射式MOEMS器件，它能够实时改变自身的光学结构参数，对入射光进行相位调制，具有很大的灵活性和广阔的应用前景。 本文以微型可编程光栅为研究对象，构造了可编程光栅的光学理论模型，研究了影响其衍射的主要结构及光场参数，对可编程光栅的光谱模拟特性以及其在气体遥监测中的应用展开了研究。论文的主要研究内容包括： 首先，从波动光学及经典几何光学的光程差理论出发构造了可编程光栅的光学模型，对其进行了理论分析，得到了可编程相位光栅的衍射光强分布公式，并利用数学方法对其进行了计算仿真，研究了可编程光栅的基本结构参数及光场参数对其衍射的影响。仿真结果表明与普通光栅相比，可编程相位光栅具有独特的能量再分布能力，这对光谱分析是十分有利的。 其次，对可编程光栅在“完全编程”状态下的衍射场进行了理论分析，在此基础上，得出了可编程光栅光谱模拟特性的原理，给出了光谱模拟的实现方法并对其进行了数值仿真。仿真结果表明，可以通过一定的算法来确定光栅微梁高度，从而实现目标物质衍射光强谱图的模拟。 最后，研究了基于光谱学的光谱吸收式气体遥监测技术的原理以及其常用方法和特点，分析了相关光谱气体遥监测技术的原理及其传统方法应用的局限性。研究了可编程光栅光谱模拟特性在相关光谱气体遥监测技术中的应用。研究结果表明，将微型可编程光栅可模拟目标物质衍射光谱的特性与相关光谱法结合可应用于气体监测，并且能够带来许多传统方法无法比拟的优点。